JP2007044041A - Method for screening medicine candidate substance with scrapper protein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユビキチン−プロテアソーム経路の基質特異性を利用した、神経変性疾患、統合失調症などの疾患に対する医薬候補物質のスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a method for screening a drug candidate substance for diseases such as neurodegenerative diseases and schizophrenia, which utilizes the substrate specificity of the ubiquitin-proteasome pathway.
ユビキチンは、76アミノ酸からなる酵母からヒトに至るまで高度に保存されているタンパク質である。ユビキチンは、E1(ユビキチン活性化酵素)、E2(ユビキチン結合酵素)、E3(ユビキチンリガーゼ)の3種の酵素群の協調的反応により標的タンパク質に付加される。ユビキチン化されたタンパク質は、タンパク質分解酵素である26Sプロテアソームにより認識され分解される。 Ubiquitin is a highly conserved protein from yeast consisting of 76 amino acids to humans. Ubiquitin is added to a target protein by a cooperative reaction of three enzyme groups, E1 (ubiquitin activating enzyme), E2 (ubiquitin-conjugating enzyme), and E3 (ubiquitin ligase). The ubiquitinated protein is recognized and degraded by the 26S proteasome, which is a proteolytic enzyme.
このうち、E3(ユビキチンリガーゼ)が、ユビキチン化される標的タンパク質の特異性に最も関与すると考えられている。最近、酵母などの研究を通じて、SCFと称される複合体から構成される新しいタイプのユビキチンリガーゼが見出された。このSCF複合体タイプのユビキチンリガーゼ(ユビキチンリガーゼSCF複合体)は、3量体、すなわち、Skp1と称されるサブユニットタンパク質、Cullin1と称されるサブユニットタンパク質、Roc1と称されるサブユニットタンパク質、及びF-boxと称されるサブユニットタンパク質から構成される複合酵素であり、各サブユニットタンパクの頭文字をとってSCFと名づけられている。このうち、Skp1タンパク質及びCul1タンパク質はどのような基質に対してもほぼ共通であるのに対し、F-boxタンパク質は、基質によって異なるタンパク質が働き、ユビキチンリガーゼの基質特異性はF-boxタンパク質によって決定されると考えられている。本明細書では、標的タンパク質がユビキチン化され、ユビキチン化された標的タンパク質がプロテアソームにより分解を受ける細胞内の経路を、「ユビキチン-プロテアソーム経路」と称することがある。また、ユビキチンープロテアソーム経路に関連する因子と標的タンパク質を試験管内で反応させて、標的タンパク質をユビキチン化しプロテアソームにより分解させる系を、「ユビキチン−プロテアソーム系」と称することがある。 Of these, E3 (ubiquitin ligase) is thought to be most involved in the specificity of the target protein to be ubiquitinated. Recently, a new type of ubiquitin ligase composed of a complex called SCF has been found through research on yeast and the like. This SCF complex type ubiquitin ligase (ubiquitin ligase SCF complex) is a trimer, that is, a subunit protein called Skp1, a subunit protein called Cullin1, a subunit protein called Roc1, And a subunit enzyme called F-box, which is named SCF after the initial letters of each subunit protein. Among these, the Skp1 protein and the Cul1 protein are almost common to any substrate, whereas the F-box protein works differently depending on the substrate, and the substrate specificity of ubiquitin ligase depends on the F-box protein. It is considered to be decided. In the present specification, the intracellular pathway in which the target protein is ubiquitinated and the ubiquitinated target protein is degraded by the proteasome is sometimes referred to as the “ubiquitin-proteasome pathway”. In addition, a system in which a factor related to the ubiquitin-proteasome pathway and a target protein are reacted in a test tube so that the target protein is ubiquitinated and decomposed by the proteasome is sometimes referred to as a “ubiquitin-proteasome system”.
ユビキチン-プロテアソーム経路の重要な機能の1つは、生体内で生じた異常蛋白質の除去、及び転写因子やシグナル伝達因子等の分解による量的調節等であり、この経路の異常は細胞機能の異常、さらには疾患にもつながることが報告されている。例えば、ユビキチン-プロテアソーム経路の異常と発癌や神経変性疾患との関連が示唆されている(非特許文献1又は2)。
このことから、ユビキチン-プロテアソーム経路を基質特異的に制御し、特定の基質の分解を抑制又は促進することができれば、疾患の治療などに有効であると考えられる。その場合、ユビキチン-プロテアソーム経路の基質特異的制御という観点からは、E3(ユビキチンリガーゼ)、特にその中のF-boxタンパク質の基質選択性を利用することが考えられる。しかしながら、高等生物におけるユビキチンリガーゼの種類や基質特異性に関してはまだ十分には解明されておらず、疾患に関与するタンパク質基質の分解に関与するF-boxタンパク質についても、ほとんど知られていなかった。
Therefore, if the ubiquitin-proteasome pathway can be controlled in a substrate-specific manner and the degradation of a specific substrate can be suppressed or promoted, it is considered effective for the treatment of diseases. In that case, from the viewpoint of substrate-specific control of the ubiquitin-proteasome pathway, it is conceivable to utilize the substrate selectivity of E3 (ubiquitin ligase), particularly the F-box protein therein. However, the types and substrate specificities of ubiquitin ligases in higher organisms have not yet been fully elucidated, and little is known about the F-box protein involved in the degradation of protein substrates involved in diseases.
本発明は、ユビキチン-プロテアソーム経路の基質特異性を利用した新規な医薬のスクリーニング方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a novel method for screening a drug using the substrate specificity of the ubiquitin-proteasome pathway.
本研究者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、神経細胞において重要な役割を果たすKIFやニューロフィラメントなどの基質の、ユビキチン-プロテアソーム経路による選択的分解に関与するE3複合体のF-boxタンパク質として、Scrapperタンパク質を同定した。Scrapperタンパク質を介してこれらの基質の分解を制御することができれば、統合失調症や神経変性疾患などの疾患の治療に有効であるとの考えに基いて研究を重ね、Scrapperタンパク質とこれらの基質を用いた医薬候補物質の新規スクリーニング系を確立することに成功し、本発明を完成するに至った。 The researchers have made extensive studies to solve the above problems. As a result, we identified the Scrapper protein as an F-box protein of the E3 complex involved in selective degradation of substrates such as KIF and neurofilament, which play an important role in neurons, by the ubiquitin-proteasome pathway. If we can control the degradation of these substrates via the Scrapper protein, we will continue research based on the idea that they will be effective in the treatment of diseases such as schizophrenia and neurodegenerative diseases. The present inventors have succeeded in establishing a new screening system for the drug candidate substances used and have completed the present invention.
即ち本発明は、以下のとおりである。
(1)細胞骨格タンパク質及びシナプス関連タンパク質から選ばれるユビキチン化標的タンパク質、並びにScrapperタンパク質を含むスクリーニング系に被検物質を添加し、前記ユビキチン化標的タンパク質のユビキチン化の程度を測定することを特徴とする、医薬候補物質のスクリーニング方法。
(2)前記スクリーニング系が、前記ユビキチン化標的タンパク質及びScrapperタンパク質を共発現する細胞又は該細胞の抽出液である、(1)のスクリーニング方法。
(3)前記スクリーニング系が、前記ユビキチン化標的タンパク質及びScrapperタンパク質を含むインビトロ系である、(1)のスクリーニング方法。
(4)前記スクリーニング系が、Scrapperタンパク質を発現する非ヒト哺乳動物又は該動物から得られる生体試料である、(1)のスクリーニング方法。
(5)細胞骨格タンパク質及びシナプス関連タンパク質から選ばれるユビキチン化標的タンパク質、並びにScrapperタンパク質を共発現する細胞又は該細胞の抽出液に被検物質を添加し、前記ユビキチン化標的タンパク質のプロテアソームによる分解の程度を測定することを特徴とする、医薬候補物質のスクリーニング方法。
(6)Scrapperタンパク質を発現する非ヒト哺乳動物又は該動物から得られる生体試料に被検物質を添加し、該動物又は生体試料中の細胞骨格タンパク質及びシナプス関連タンパク質から選ばれるユビキチン化標的タンパク質のプロテアソームによる分解の程度を測定することを特徴とする、医薬候補物質のスクリーニング方法。
(7)細胞骨格タンパク質及びシナプス関連タンパク質から選ばれるユビキチン化標的タンパク質、並びにScrapperタンパク質を含むスクリーニング系に被検物質を添加し、Scrapperタンパク質と前記ユビキチン化標的タンパク質との相互作用の程度を測定することを特徴とする、医薬候補物質のスクリーニング方法。
(8)前記ユビキチン化標的タンパク質がKIFである、(1)〜(7)のいずれかのスクリーニング方法。
(9)前記ユビキチン化標的タンパク質がニューロフィラメントである、(1)〜(7)のいずれかのスクリーニング方法。
(10)前記ユビキチン化標的タンパク質がミオシンである、(1)〜(7)のいずれかのスクリーニング方法。
(11)前記ユビキチン化標的タンパク質がRIMである、(1)〜(7)のいずれかのスクリーニング方法。
(12)医薬候補物質が神経変性疾患、又は統合失調症の治療又は予防薬の候補物質である、(1)〜(11)のいずれかのスクリーニング方法。
(13)Scrapper遺伝子を発現させた神経細胞に被検物質を添加し、Scrapper遺伝子の発現量又は神経伝達物質の放出を測定することを特徴とする、医薬候補物質のスクリーニング方法。
(14)Scrapper遺伝子を発現する非ヒト哺乳動物又は該動物から得られる生体試料に被検物質を添加し、Scrapper遺伝子の発現量又は神経伝達物質の放出を測定することを特
徴とする、医薬候補物質のスクリーニング方法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A ubiquitination target protein selected from a cytoskeletal protein and a synapse-related protein, and a test substance are added to a screening system containing a Scrapper protein, and the degree of ubiquitination of the ubiquitination target protein is measured. A method for screening a drug candidate substance.
(2) The screening method according to (1), wherein the screening system is a cell that co-expresses the ubiquitination target protein and the Scrapper protein or an extract of the cell.
(3) The screening method according to (1), wherein the screening system is an in vitro system including the ubiquitination target protein and the Scrapper protein.
(4) The screening method according to (1), wherein the screening system is a non-human mammal expressing a Scrapper protein or a biological sample obtained from the animal.
(5) A ubiquitination target protein selected from cytoskeletal proteins and synapse-related proteins, and a test substance is added to a cell co-expressing a scrapper protein or an extract of the cell, and the ubiquitination target protein is degraded by the proteasome A method for screening a drug candidate substance, characterized by measuring the degree.
(6) A test substance is added to a non-human mammal expressing Scrapper protein or a biological sample obtained from the animal, and a ubiquitination target protein selected from cytoskeletal proteins and synapse-related proteins in the animal or biological sample A method for screening a drug candidate substance, comprising measuring the degree of degradation by a proteasome.
(7) A test substance is added to a screening system containing a ubiquitination target protein selected from cytoskeletal proteins and synapse-related proteins and a Scrapper protein, and the degree of interaction between the Scrapper protein and the ubiquitination target protein is measured. A method for screening a drug candidate substance.
(8) The screening method according to any one of (1) to (7), wherein the ubiquitinated target protein is KIF.
(9) The screening method according to any one of (1) to (7), wherein the ubiquitinated target protein is a neurofilament.
(10) The screening method according to any one of (1) to (7), wherein the ubiquitination target protein is myosin.
(11) The screening method according to any one of (1) to (7), wherein the ubiquitination target protein is RIM.
(12) The screening method according to any one of (1) to (11), wherein the drug candidate substance is a candidate substance for a therapeutic or preventive drug for neurodegenerative disease or schizophrenia.
(13) A screening method for a drug candidate substance, comprising adding a test substance to a nerve cell in which the Scrapper gene is expressed, and measuring the expression level of the Scrapper gene or the release of a neurotransmitter.
(14) A pharmaceutical candidate comprising adding a test substance to a non-human mammal expressing a Scrapper gene or a biological sample obtained from the animal, and measuring the expression level of the Scrapper gene or the release of a neurotransmitter Substance screening method.
本発明の方法によれば、統合失調症や神経変性疾患などの疾患の治療や予防に有用な医薬候補物質を効率的にスクリーニングすることが出来る。 According to the method of the present invention, drug candidate substances useful for the treatment and prevention of diseases such as schizophrenia and neurodegenerative diseases can be efficiently screened.
本発明のスクリーニング方法は、細胞骨格タンパク質及びシナプス関連タンパク質から選ばれるユビキチン化標的タンパク質と、Scrapperタンパク質とを含むスクリーニング系に被検物質を添加し、該スクリーニング系において、該ユビキチン化標的タンパク質のユビキチン化の程度、該ユビキチン化標的タンパク質のプロテアソームによる分解の程度、又は該ユビキチン化標的タンパク質とScrapperタンパク質との相互作用の程度を測定することを特徴とする、医薬候補物質のスクリーニング方法である。 The screening method of the present invention comprises adding a test substance to a screening system comprising a ubiquitination target protein selected from cytoskeletal proteins and synapse-related proteins and a Scrapper protein, and in the screening system, ubiquitin of the ubiquitination target protein This is a method for screening a drug candidate substance, characterized by measuring the degree of oxidization, the degree of degradation of the ubiquitinated target protein by the proteasome, or the degree of interaction between the ubiquitinated target protein and the Scrapper protein.
ここでScrapperタンパク質とは、ユビキチンリガーゼE3のSCF複合体に含まれるF-boxタンパク質であり、上記ユビキチン化標的タンパク質と結合し、それらをユビキチン化するタンパク質を意味し、FB1タンパク質とも呼ばれている。Scrapperタンパク質として、具体的には、配列番号2(ヒト)又は4(マウス)のアミノ酸配列を有するタンパク質が挙げられる。なお、本発明において用いることができるScrapperタンパク質は、上記ユビキチン化標的タンパク質と結合し、それらをユビキチン化することができるものである限り、他の生物由来のタンパク質でもよいし、上記アミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。なお、ここで数個とは、好ましくは2〜50個、より好ましくは2〜20個、さらに好ましくは2〜10個、特に好ましくは2〜5個である。
また、Scrapperタンパク質は必ずしも全長タンパク質を用いる必要はなく、上記性質を有する限り、その部分フラグメントを用いてもよい。
また、前記Scrapperタンパク質の量を確認するために、例えばタグタンパク質を付加してもよい。タグタンパク質としては、例えばFLAGタグ、Mycタグ、GFPタグ、EGFPタグ、YFPタグ等が挙げられる。
Here, the Scrapper protein is an F-box protein contained in the SCF complex of ubiquitin ligase E3, which means a protein that binds to the above ubiquitinated target proteins and ubiquitinates them, and is also called FB1 protein. . Specific examples of the Scrapper protein include a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (human) or 4 (mouse). The Scrapper protein that can be used in the present invention may be a protein derived from another organism as long as it binds to the ubiquitination target protein and can ubiquitinate them, and in the amino acid sequence, It may be a protein having an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted, or added. Here, the term “several” is preferably 2 to 50, more preferably 2 to 20, further preferably 2 to 10, and particularly preferably 2 to 5.
The scrapper protein does not necessarily need to be a full-length protein, and a partial fragment thereof may be used as long as it has the above properties.
Moreover, in order to confirm the amount of the Scrapper protein, for example, a tag protein may be added. Examples of the tag protein include a FLAG tag, Myc tag, GFP tag, EGFP tag, and YFP tag.
本発明のスクリーニング方法において用いられる、Scrapperタンパク質の標的タンパク質は、細胞骨格タンパク質及びシナプス関連タンパク質から選ばれる。
Scrapperタンパク質の標的タンパク質となる細胞骨格タンパク質は、具体的にはモータータンパク質及び中間径フィラメントに分類される。モータータンパク質は、小胞の輸送などに関与する一連のタンパク質を意味するが、例えば、ミオシン、キネシン、ダイニンが挙げられ、この中ではキネシン又はミオシンが好ましい。キネシンには、キネシンスーパーファミリー(KIF)として多くのタンパク質が含まれるが、その中ではKIF1A、KIF1B、KIF5が特に好ましい。ここで、タンパク質名や遺伝子名におけるアルファベットは、アイソフォームを意味する。例えば、ヒトKIF1遺伝子は、KIF1A, Ba, Bbのアイソフォームを転写・発現する。アルファベットを記載しないものについては、アイソフォームが存在する場合、それらの集合を意味することがある。
以下、KIF1A、1B(a,b)、2、5Aについて、遺伝子の塩基配列及びタンパク質のアミノ酸配列を、GenBankのAccession番号で示す。ただし、これらのKIFは下記アミノ酸配列のタンパク質に限定されず、Scrapperタンパク質によってユビキチン化されるものである限り、他の生物由来のものや、これらの配列において、1又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。また、部分フラグメントを用いてもよい。また、これらのタンパク質又は部分フラグメントに前記のタグタンパク質を付加したものでもよい。
The target protein of the Scrapper protein used in the screening method of the present invention is selected from cytoskeletal proteins and synapse-related proteins.
Specifically, cytoskeletal proteins that are target proteins of the Scrapper protein are classified into motor proteins and intermediate filaments. The motor protein means a series of proteins involved in vesicular transport and the like, and examples thereof include myosin, kinesin, and dynein. Among these, kinesin or myosin is preferable. Kinesins include many proteins as the kinesin superfamily (KIF), among which KIF1A, KIF1B, and KIF5 are particularly preferable. Here, alphabets in protein names and gene names mean isoforms. For example, the human KIF1 gene transcribes and expresses KIF1A, Ba, and Bb isoforms. For those that do not describe the alphabet, if isoforms are present, they may mean their collection.
Hereinafter, for KIF1A, 1B (a, b), 2, and 5A, the base sequence of the gene and the amino acid sequence of the protein are indicated by the Accession number of GenBank. However, these KIFs are not limited to proteins with the following amino acid sequences, as long as they are ubiquitinated by the Scrapper protein, or those derived from other organisms, or in these sequences, one or several amino acids are substituted, It may be a protein having an amino acid sequence that is deleted, inserted, or added. Partial fragments may also be used. Moreover, what added the said tag protein to these proteins or partial fragments may be used.
塩基配列 アミノ酸配列
ヒト KIF1A NM#004321 NP#004312
ヒト KIF1Ba NM#183416 NP#904325
ヒト KIF1Bb NM#015074 NP#055889
マウス KIF1A NM#008440 NP#032466
マウス KIF1B NM#207682 NP#997565
マウス KIF2 NM#008442 NP#032468
ヒト KIF5A NM#004984 NP#004975
マウス KIF5A NM#008447 NP#032473
なお、ヒトKIF5Aについては、配列番号5(塩基配列)、6(アミノ酸配列)として、マウスKIF1Bについては、配列番号14(塩基配列)、15(アミノ酸配列)として、マウスKIF5Aについては、配列番号16(塩基配列)、17(アミノ酸配列)として配列表にも記載した。
ミオシンの中ではミオシンIIB及びミオシンVaが特に好ましい。
以下、ミオシンIIB 、IIA及びミオシンVaについて、遺伝子の塩基配列及びタンパク質のアミノ酸配列を、GenBankのAccession番号で示す。ただし、これらのミオシンは下記アミノ酸配列のタンパク質に限定されず、Scrapperタンパク質によってユビキチン化されるものである限り、他の生物由来のものや、これらの配列において、1又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。また、部分フラグメントを用いてもよい。また、これらのタンパク質又は部分フラグメントに前記のタグタンパク質を付加したものでもよい。
塩基配列 アミノ酸配列
ヒト Myh10(Myosin IIB) NM#005964 NP#005955
ヒト Myh9(Myosin IIA) NM#002473 NP#002464
マウス Myosin Va NM#010864 NP#034994
なお、マウスミオシンVaについては、配列番号9(塩基配列)、10(アミノ酸配列)として配列表にも記載した。
Base sequence Amino acid sequence Human KIF1A NM # 004321 NP # 004312
Human KIF1Ba NM # 183416 NP # 904325
Human KIF1Bb NM # 015074 NP # 055889
Mouse KIF1A NM # 008440 NP # 032466
Mouse KIF1B NM # 207682 NP # 997565
Mouse KIF2 NM # 008442 NP # 032468
Human KIF5A NM # 004984 NP # 004975
Mouse KIF5A NM # 008447 NP # 032473
For human KIF5A, SEQ ID NO: 5 (base sequence), 6 (amino acid sequence), for mouse KIF1B, SEQ ID NO: 14 (base sequence), 15 (amino acid sequence), for mouse KIF5A, SEQ ID NO: 16 (Base sequence) and 17 (amino acid sequence) are also described in the sequence listing.
Among myosins, myosin IIB and myosin Va are particularly preferred.
Hereinafter, for myosin IIB, IIA and myosin Va, the base sequence of the gene and the amino acid sequence of the protein are indicated by the Accession number of GenBank. However, these myosins are not limited to proteins with the following amino acid sequences, as long as they are ubiquitinated by the Scrapper protein, or those derived from other organisms, or in these sequences, one or several amino acids are substituted, It may be a protein having an amino acid sequence that is deleted, inserted, or added. Partial fragments may also be used. Moreover, what added the said tag protein to these proteins or partial fragments may be used.
Base sequence Amino acid sequence
Human Myh10 (Myosin IIB) NM # 005964 NP # 005955
Human Myh9 (Myosin IIA) NM # 002473 NP # 002464
Mouse Myosin Va NM # 010864 NP # 034994
Mouse myosin Va is also described in the sequence listing as SEQ ID NOs: 9 (base sequence) and 10 (amino acid sequence).
中間径フィラメントとしては、ニューロフィラメント(Neurofilament;NF)、ケラチン、デスミン、グリア線維酸性蛋白質(GFAP)、ラミン、及びネスチンなどが挙げられるが、この中ではニューロフィラメントが好ましい。
ニューロフィラメントは、ニューロフィラメントH,M,Lの三量体からなり、以下、ニューロフィラメントH、M、Lについて、遺伝子の塩基配列及びタンパク質のアミノ酸配列を、GenBankのAccession番号で示す。ただし、これらのニューロフィラメントは下記アミノ酸配列のタンパク質に限定されず、Scrapperタンパク質によってユビキチン化されるものである限り、他の生物由来のものや、これらの配列において、1又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。また、部分フラグメントを用いてもよい。また、これらのタンパク質又は部分フラグメントに前記のタグタンパク質を付加したものでもよい。
塩基配列 アミノ酸配列
ヒト NF-H NM#021076 NP#066554
ヒト NF-M NM#005382 NP#005373
ヒト NF-L NM#006158 NP#006149
なお、ヒトNF-Mについては、配列番号7(塩基配列)、8(アミノ酸配列)として配列表にも記載した。
Examples of the intermediate filament include neurofilament (NF), keratin, desmin, glial fibrillary acidic protein (GFAP), lamin, and nestin, among which neurofilament is preferable.
The neurofilament is composed of a trimer of neurofilaments H, M, and L. Hereinafter, with respect to the neurofilaments H, M, and L, gene base sequences and protein amino acid sequences are indicated by GenBank Accession numbers. However, these neurofilaments are not limited to proteins with the following amino acid sequences, and as long as they are ubiquitinated by the Scrapper protein, one or several amino acids are substituted in those derived from other organisms or in these sequences. It may be a protein having an amino acid sequence deleted, inserted, or added. Partial fragments may also be used. Moreover, what added the said tag protein to these proteins or partial fragments may be used.
Base sequence Amino acid sequence Human NF-H NM # 021076 NP # 066554
Human NF-M NM # 005382 NP # 005373
Human NF-L NM # 006158 NP # 006149
In addition, about human NF-M, it described also in the sequence table as sequence number 7 (base sequence) and 8 (amino acid sequence).
KIF1Bは神経系に多く発現しており、モータータンパク質であると同時にシナプス関連タンパク質である。他にも、例えば、シナプス小胞のタンパク質であるRIM1、シナプトタグミン、Munc-13、シナプス膜タンパク質であるSNAP-25などのシナプス関連タンパク質がScrapperの標的分子である可能性が考えられる(R. S. Zucker, W. G. Regehr, Annu Rev
Physiol 64, 355-405 (2002)およびT. C. Sudhof, Annu Rev Neurosci 27, 509-47 (200
4))。
RIM1はアクティブ・ゾーンに豊富に存在するタンパク質で、アメリカのSudhof博士らによって1997年に発見された(Y. Wang, M. Okamoto, F. Schmitz, K. Hofmann, T. C.
Sudhof, Nature 388, 593-8 (Aug 7, 1997))。現在、いくつか見つかっているアクティブ・ゾーンタンパク質の中で、最も解析が進んでいるタンパク質である。RIM1の遺伝子を破壊したマウスの研究から、RIM1が学習や記憶の形成、また恐怖などの情動の発現において重要な働きをしていることが明らかになっている。
以下、RIM1について、遺伝子の塩基配列及びタンパク質のアミノ酸配列をGenBankのAccession番号で示す。ただし、これらのRIM1は下記アミノ酸配列のタンパク質に限定されず、Scrapperタンパク質によってユビキチン化されるものである限り、他の生物由来のものや、これらの配列において、1又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよい。また、部分フラグメントを用いてもよい。また、これらのタンパク質又は部分フラグメントに前記のタグタンパク質を付加したものでもよい。
塩基配列 アミノ酸配列
ヒト RIM1 NM#014989 NP#055804
マウス RIM1 NM#001012625 NP#898839
なお、ヒトRIM1については、配列番号18(塩基配列)、19(アミノ酸配列)として配列表にも記載した。
KIF1B is highly expressed in the nervous system and is a motor protein and a synapse-related protein. In addition, for example, synaptic vesicle proteins RIM1, synaptotagmin, Munc-13, and synaptic membrane proteins such as SNAP-25 may be the target molecules of Scrapper (RS Zucker, WG Regehr, Annu Rev
Physiol 64, 355-405 (2002) and TC Sudhof, Annu Rev Neurosci 27, 509-47 (200
Four)).
RIM1 is an abundant protein in the active zone and was discovered in 1997 by Dr. Sudhof (USA) (Y. Wang, M. Okamoto, F. Schmitz, K. Hofmann, TC).
Sudhof, Nature 388, 593-8 (
Hereinafter, for RIM1, the base sequence of the gene and the amino acid sequence of the protein are indicated by GenBank Accession numbers. However, these RIM1 is not limited to the protein of the following amino acid sequence, as long as it is ubiquitinated by the Scrapper protein, or those derived from other organisms, or in these sequences, one or several amino acids are substituted, It may be a protein having an amino acid sequence that is deleted, inserted, or added. Partial fragments may also be used. Moreover, what added the said tag protein to these proteins or partial fragments may be used.
Base sequence Amino acid sequence Human RIM1 NM # 014989 NP # 055804
Mouse RIM1 NM # 001012625 NP # 898839
In addition, about human RIM1, it described also in the sequence table as sequence number 18 (base sequence) and 19 (amino acid sequence).
KIFなどのモータータンパク質はシナプス小胞の輸送に関与していることが知られている(Curr Opin Neurobiol. 2004 Oct;14(5):564-73)。したがって、その分解を抑制することによりシナプス小胞の輸送活性が高まり、シナプス小胞内に含まれるグルタミン酸の放出が促進されると考えられる。
実際に、後述の実施例に示されるように、Scrapper遺伝子のノックアウトマウスでKIFの発現が上昇しており、シナプス小胞からのグルタミン酸の放出量も亢進している。これらのことから、Scrapperタンパク質とKIFなどのモータータンパク質を用いてスクリーニングを行うことにより統合失調症の治療や予防に有効な医薬が得られると考えられる。
また、KIF1bは脊髄のニューロン変性疾患であるCharcot-Marie-Tooth(CMT)の原因遺伝子であり、CMTの家系では遺伝子変異によりKIF1bが減少していることが報告されている(Cell, 105, 587-597, 2001)。したがって、Scrapperを介してKIF1bの分解を抑制することにより、CMTの治療薬が得られると考えられる。
Motor proteins such as KIF are known to be involved in the transport of synaptic vesicles (Curr Opin Neurobiol. 2004 Oct; 14 (5): 564-73). Therefore, it is considered that by suppressing the degradation, the transport activity of synaptic vesicles is enhanced, and the release of glutamic acid contained in the synaptic vesicles is promoted.
Actually, as shown in the Examples described later, the expression of KIF is increased in the Scrapper gene knockout mouse, and the amount of glutamate released from the synaptic vesicle is also increased. From these facts, it is considered that a drug effective for the treatment and prevention of schizophrenia can be obtained by screening using a scraper protein and a motor protein such as KIF.
KIF1b is a causative gene of Charcot-Marie-Tooth (CMT), a neurodegenerative disease of the spinal cord, and it has been reported that KIF1b is decreased due to gene mutation in the family of CMT (Cell, 105, 587 -597, 2001). Therefore, it is considered that a therapeutic agent for CMT can be obtained by suppressing the degradation of KIF1b via Scrapper.
一方、ニューロフィラメントなどの中間径フィラメントは筋萎縮性側索硬化症(ALS)などの神経変性疾患の治療のターゲットとして利用できる。すなわち、ALS患者では脳幹部に変性したニューロフィラメントが蓄積することが知られている(Annu Rev Neurosci.2004;27:723-49)。したがって、変性したニューロフィラメントを、Scrapperタンパク質を介したユビキチン化を促進させて分解することによって、ALSなどの神経変性疾患を治療することができると考えられる。
先に挙げたCMTやALS以外に、神経変性疾患には、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病などの遺伝性疾患であるポリグルタミン病などがある。これらは、それぞれ特有の症状(痴呆・運動失調・ふるえ・筋力低下など)を示す。また、神経変性疾患の共通の病態として異常な構造を持つタンパク質凝集体である封入体が神経細胞に蓄積することが突きとめられている。
細胞内で合成されたタンパク質はさまざまな酵素や身体を構成する成分となるが、個々の機能を果たすことのできるのは正しい立体構造をもつものだけである。設計図通り作られても約3分の1程度のタンパク質は正しい構造を持てずに作られてすぐに壊されており、この異常タンパク質を見分けて壊す役割を、ユビキチン−プロテアソーム経路の一群の細胞内のタンパク質が担っている。
最近、神経変性疾患で見られる多くの封入体には、ユビキチン−プロテアソーム経路のタンパク質が含まれていることがわかってきた。このことから、神経変性疾患の起こる原因のひとつは異常タンパク質を見分けて壊す働きが減衰しているためと考えられる。ユビキチン−プロテアソーム経路のタンパク質であるScrapperの働きを制御することにより、異常タンパク質がきちんと管理されて封入体が形成されない状態が保たれ、神経変性疾患の予防、治療に繋がると考えられる。
On the other hand, intermediate filaments such as neurofilaments can be used as targets for the treatment of neurodegenerative diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS). That is, it is known that degenerated neurofilament accumulates in the brainstem in ALS patients (Annu Rev Neurosci. 2004; 27: 723-49). Therefore, it is considered that neurodegenerative diseases such as ALS can be treated by degrading the degenerated neurofilament by promoting ubiquitination via the Scrapper protein.
In addition to the CMT and ALS listed above, neurodegenerative diseases include polyglutamine diseases, which are hereditary diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and Huntington's chorea. These show specific symptoms (dementia, ataxia, tremor, weakness, etc.). Further, it has been found that inclusion bodies, which are protein aggregates having an abnormal structure, accumulate in nerve cells as a common pathology of neurodegenerative diseases.
Proteins synthesized in cells become various enzymes and components of the body, but only those with the correct three-dimensional structure can perform individual functions. Even if it is made according to the blueprint, about one third of the protein is made without having the correct structure and is immediately destroyed, and the role of distinguishing and destroying this abnormal protein is a group of cells in the ubiquitin-proteasome pathway The inner protein is responsible.
Recently, many inclusion bodies found in neurodegenerative diseases have been found to contain proteins of the ubiquitin-proteasome pathway. This suggests that one of the causes of neurodegenerative diseases is that the ability to identify and destroy abnormal proteins is attenuated. By controlling the function of Scrapper, a protein of the ubiquitin-proteasome pathway, it is thought that abnormal proteins are properly managed and inclusion bodies are not formed, leading to prevention and treatment of neurodegenerative diseases.
本発明のスクリーニング方法として具体的には、インビトロのユビキチン化測定系、細胞内でのユビキチン化測定系、細胞内での分解測定系、動物を用いた測定系、インビトロの相互作用系などによって、化合物を評価する方法が挙げられる。ただし、Scrapperタンパク質とユビキチン化標的タンパク質を用いるものである限りこれらの測定系には限定されない。
以下、測定系を具体的に挙げて説明する。
Specifically, as a screening method of the present invention, in vitro ubiquitination measurement system, intracellular ubiquitination measurement system, intracellular degradation measurement system, measurement system using animals, in vitro interaction system, etc. The method of evaluating a compound is mentioned. However, the measurement system is not limited as long as the Scrapper protein and the ubiquitinated target protein are used.
Hereinafter, the measurement system will be specifically described.
(I)in vitroのユビキチン化測定系
(I)-1 ユビキチンリガーゼ(Scrapper-Skp1-Cullin 1-Roc1の複合体)とターゲットタンパク質(KIFなど)を、ユビキチン存在下、ATP、E1、E2を加えて、インキュベート(例えば、37℃、30分)し、ターゲット分子のユビキチン化を観察する。その中に、被検物質を加えた場合と加えない場合について、ユビキチン化の程度を比較検討する。ユビキチン化の程度の検討方法としては、例えば、電気泳動を行い、ターゲット分子がユビキチン化により分子量の変化を起こしているかどうかを観察する方法が挙げられる。また、タンパク質の量が少ない場合には、分子量の変化をターゲット分子やユビキチンに対する抗体で検出する(ウエスタン解析する)ことも可能である。
なお、この系に加えるScrapper、Skp1、Cullin 1、Roc1、ターゲットタンパク質、E1、E2は遺伝子組み換えなどによって調製したタンパク質を用いることができる。遺伝子組み換えとしては、例えば、下記の遺伝子の全長又は一部の塩基配列を有するDNAを大腸菌や哺乳動物細胞などの宿主細胞内で発現可能なベクターに組み込んで、宿主細胞に導入し、発現したタンパク質を精製することによって得ることができる。ユビキチンは市販のものを用いてもよいし、遺伝子組み換えによって調製して用いてもよい。以下、この系に加えるタンパク質について、遺伝子の塩基配列及びタンパク質のアミノ酸配列を、配列番号又はGenBankのAccession番号で示す。
塩基配列 アミノ酸配列
ヒト Scrapper 配列番号1 配列番号2
マウス Scrapper 配列番号3 配列番号4
ヒト Skp1 NM#170679 NP#733779
ヒト Cullin 1 NM#003592 NP#003583
ヒト Roc1 NM#005406 NP#005397
ヒト E1 NM#003334 NP#003325
ヒト E2 U39318 AAA91461
ユビキチン NM#021009 NP#066289
NEDD8 NM#006156 NP#006147
APPBP1 NM#003905 NP#003896
Uba3 NM#003968 NP#003959
UbcH12 NM#003969 NP#003960
(I) In vitro ubiquitination measurement system (I) -1 Add ubiquitin ligase (Scrapper-Skp1-Cullin 1-Roc1 complex) and target protein (KIF, etc.) in the presence of ubiquitin and add ATP, E1, and E2. Incubate (eg, 37 ° C., 30 minutes) and observe the ubiquitination of the target molecule. Among them, the degree of ubiquitination is compared and examined when the test substance is added and when it is not added. Examples of the method for examining the degree of ubiquitination include a method of performing electrophoresis and observing whether the target molecule has undergone a change in molecular weight due to ubiquitination. Further, when the amount of protein is small, a change in molecular weight can be detected with an antibody against the target molecule or ubiquitin (Western analysis).
Scrapper, Skp1,
Base sequence Amino acid sequence Human Scrapper SEQ ID NO: 1 SEQ ID NO: 2
Mouse Scrapper SEQ ID NO: 3 SEQ ID NO: 4
Human Skp1 NM # 170679 NP # 733779
Human Roc1 NM # 005406 NP # 005397
Human E1 NM # 003334 NP # 003325
Human E2 U39318 AAA91461
Ubiquitin NM # 021009 NP # 066289
NEDD8 NM # 006156 NP # 006147
APPBP1 NM # 003905 NP # 003896
Uba3 NM # 003968 NP # 003959
UbcH12 NM # 003969 NP # 003960
(I)-2 上記の方法でターゲット分子がユビキチン化された場合に、プロテアソームを加えることで、さらにターゲット分子が減少するか(分解されるか)どうかを検討することが好ましい。検討方法としては、電気泳動を行い、ターゲットタンパクの量の変化を観察する方法が挙げられる。その際、タンパク質の量が少ない場合には、ターゲットタンパクの量の変化をターゲット分子に対する抗体で検出する(ウエスタン解析する)ことも可
能である。又は、RIや蛍光標識したターゲットタンパク質を用いて検出することも可能である。
プロテアソームとしては、例えば、精製されたプロテアソーム(MBL社製、#BB-E-350)のようにして調製したものを用いることができる。
(I) -2 When the target molecule is ubiquitinated by the above method, it is preferable to examine whether the target molecule is further reduced (decomposed) by adding a proteasome. Examples of the examination method include a method of performing electrophoresis and observing a change in the amount of the target protein. At that time, if the amount of protein is small, a change in the amount of the target protein can be detected with an antibody against the target molecule (Western analysis). Alternatively, it is possible to detect using RI or a fluorescently labeled target protein.
As the proteasome, for example, a purified proteasome (# BB-E-350, manufactured by MBL) can be used.
(II)in vivoの分解測定系
(II)-1 Scrapperタンパク質とKIFなどのユビキチン化標的タンパク質を共発現する培養細胞に直接被検物質を加える、又は該細胞のライゼートに被検物質を加えて、ターゲットタンパクの量の変化を、被検物質を加えないものと比較検討する。この場合は、細胞がプロテアソームも含めて全てのコンポーネントを含有していると考えられるため、被検物質の標的タンパク質の分解への影響を評価することができる。解析は(I)-2と同様にして行うことができる。
ここで、用いる細胞はScrapper遺伝子を発現した細胞であればいかなる細胞でもよいが、Scrapper遺伝子を過剰発現した細胞が好ましい。Scrapper遺伝子を過剰発現させる場合、例えば、哺乳動物細胞で発現可能なベクターにScrapper遺伝子を組み込んで、哺乳動物細胞に遺伝子導入することができる。
(II) In vivo degradation measurement system (II) -1 Add a test substance directly to cultured cells that co-express crapin protein and ubiquitinated target proteins such as KIF, or add a test substance to the cell lysate Compare the change in the amount of target protein with that without adding the test substance. In this case, since it is considered that the cell contains all components including the proteasome, the influence of the test substance on the degradation of the target protein can be evaluated. Analysis can be performed in the same manner as (I) -2.
Here, the cell to be used may be any cell that expresses the Scrapper gene, but a cell that overexpresses the Scrapper gene is preferred. When the Scrapper gene is overexpressed, for example, the Scrapper gene can be incorporated into a vector that can be expressed in a mammalian cell, and the gene can be introduced into the mammalian cell.
(II)-2 (II)-1の方法において、さらにプロテアソーム阻害剤(例:MG132)を加え、プロテアソームをブロックした時の、ユビキチン化の程度を検出することもできる。解析方法は上記と同様の方法に加え、ユビキチンの抗体(ウエスタン解析)、標識したユビキチン(ELISA)を用いることが可能である。 (II) -2 In the method of (II) -1, a proteasome inhibitor (eg, MG132) can be further added to detect the degree of ubiquitination when the proteasome is blocked. In addition to the same method as described above, ubiquitin antibodies (Western analysis) and labeled ubiquitin (ELISA) can be used as analysis methods.
(III)動物を用いた測定系
Scrapper遺伝子を発現する非ヒト哺乳動物又は該動物から得られる生体試料を用い、被検物質を与えた場合と、被検物質を与えない場合とで、比較したい組織(神経組織など)を抽出して、ターゲットタンパクの量の変化を検討する。Scrapper遺伝子を過剰発現するトランスジェニック非ヒト哺乳動物又は該動物から得られる生体試料を用いるのが好ましい。解析は(I)-2と同様にして行うことができる。生体試料としては、各種臓器、組織、細胞や、それらの抽出液、組織標本、培養細胞、血液や尿等の体液等が挙げられる。本発明の非ヒト動物は、例えば、脳神経系疾患等のモデルとして好適に用いることができるので、このような疾患の解析には、脳スライス標本、脳神経細胞等が特に好ましく用いられる。
なお、Scrapper遺伝子を過剰発現するトランスジェニック動物は実施例に記載したような方法によって作製することができる。
(III) Measurement system using animals
Using a non-human mammal that expresses the Scrapper gene or a biological sample obtained from the animal, extract the tissue (such as nerve tissue) that you want to compare between when the test substance is given and when the test substance is not given To examine changes in the amount of target protein. It is preferable to use a transgenic non-human mammal overexpressing the Scrapper gene or a biological sample obtained from the animal. Analysis can be performed in the same manner as (I) -2. Examples of biological samples include various organs, tissues, cells, extracts thereof, tissue specimens, cultured cells, body fluids such as blood and urine, and the like. Since the non-human animal of the present invention can be suitably used as a model of, for example, a cranial nervous system disease, a brain slice specimen, a cerebral nerve cell, etc. are particularly preferably used for the analysis of such a disease.
A transgenic animal that overexpresses the Scrapper gene can be produced by the method described in the Examples.
(IV)相互作用測定系
本発明のスクリーニング方法は、インビトロでScrapperタンパク質と標的タンパク質との相互作用を測定し、両者の相互作用を阻害または活性化する化合物を選択する方法であってもよい。インビトロでの相互作用測定系としては、Scrapperタンパク質と標的タンパク質を用いたプルダウンアッセイや表面プラズモン共鳴現象を利用した検出法などが挙げられる。プルダウンアッセイを行う場合は、Scrapperタンパク質と標的タンパク質とをインビトロでインキュベートし、一方のタンパク質に対する抗体、又はこのタンパク質が融合タンパク質の場合、融合するペプチドタグに対する抗体やアフィニティカラム等で複合体を回収したのち、該タンパク質に結合する他方のタンパク質を検出することにより、両タンパク質の相互作用を評価することができる。この系に被検物質を添加し、相互作用に影響を与える物質を選択することによってスクリーニングを行うことができる。この系では大腸菌や哺乳動物細胞において発現、精製したScrapperタンパク質や基質タンパク質を用いることができる。いずれかを放射性物質などで標識して用いてもよい。表面プラズモン共鳴現象を利用したインビトロの系は、例えば、BIAcore(登録商標)等のバイオセンサーを用いることによりを行うことができる。さらに、その他のスクリーニング系
として、蛍光によって検出する系を用いることもできる(Fluorescence Resonance Energy Transfer(FRET))。
(IV) Interaction Measurement System The screening method of the present invention may be a method of measuring the interaction between the Scrapper protein and the target protein in vitro and selecting a compound that inhibits or activates the interaction between the two. Examples of the in vitro interaction measurement system include a pull-down assay using a scrapper protein and a target protein, and a detection method using a surface plasmon resonance phenomenon. When performing a pull-down assay, the Scrapper protein and the target protein are incubated in vitro, and the complex is recovered with an antibody against one of the proteins, or when this protein is a fusion protein, an antibody against the peptide tag to be fused, an affinity column, etc. Thereafter, the interaction between both proteins can be evaluated by detecting the other protein that binds to the protein. Screening can be performed by adding a test substance to this system and selecting a substance that affects the interaction. In this system, Scrapper protein and substrate protein expressed and purified in E. coli and mammalian cells can be used. Either of them may be labeled with a radioactive substance or the like. An in vitro system using the surface plasmon resonance phenomenon can be performed, for example, by using a biosensor such as BIAcore (registered trademark). Furthermore, as another screening system, a system that detects by fluorescence can also be used (Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)).
また、細胞系でScrapperタンパク質と標的タンパク質との相互作用を測定することもできる。例えば、免疫沈降や2−ハイブリッド法などによって細胞系での相互作用を評価することができる。すなわち、Scrapperタンパク質と標的タンパク質とを発現する細胞を培養し、細胞を回収後、一方のタンパク質に対する抗体等で複合体を回収したのち、他方のタンパク質を、そのタンパク質に対する抗体等を用いて検出することにより、両者のタンパク質の相互作用を検出でき、また、該相互作用に与える被検物質の影響を評価することができる。また、2−ハイブリッド法は、例えば、「MATCHMARKER Two-Hybrid System」,「Mammalian MATCHMAKER Two-Hybrid Assay Kit」,「MATCHMAKER One-Hybrid
System」(いずれもクロンテック社製)、「HybriZAP Two-Hybrid Vector System」(ストラタジーン社製)などを使用して行うことができる。
また、ユビキチン化標的タンパク質はScrapperが存在するとプロテアソームによって分解を受けて、ユビキチン化標的タンパク質とScrapperとの相互作用が検出できなくなるが、後述の実施例5および14に示されるように、このプロテアソームによる分解を阻害する化合物が存在すると両者の相互作用が検出できるようになる。したがって、この系で両者の相互作用(複合体形成)を促進する化合物をスクリーニングすることもできる。
It is also possible to measure the interaction between the Scrapper protein and the target protein in a cell system. For example, the interaction in the cell system can be evaluated by immunoprecipitation or the 2-hybrid method. That is, after culturing cells expressing the Scrapper protein and the target protein, and recovering the cells, the complex is recovered with an antibody against one of the proteins, and then the other protein is detected using an antibody against the protein. Thus, the interaction between the two proteins can be detected, and the influence of the test substance on the interaction can be evaluated. The 2-hybrid method is, for example, “MATCHMARKER Two-Hybrid System”, “Mammalian MATCHMAKER Two-Hybrid Assay Kit”, “MATCHMAKER One-Hybrid”.
"System" (both manufactured by Clontech), "HybriZAP Two-Hybrid Vector System" (manufactured by Stratagene) and the like can be used.
In addition, when Scrapper is present, the ubiquitinated target protein is degraded by the proteasome, and the interaction between the ubiquitinated target protein and Scrapper cannot be detected. However, as shown in Examples 5 and 14 described later, The presence of a compound that inhibits degradation makes it possible to detect the interaction between the two. Therefore, a compound that promotes the interaction (complex formation) of both in this system can also be screened.
(V)Scrapper遺伝子の発現量や神経伝達物質の放出量を指標にする系
後述の実施例に示すように、Scrapper遺伝子を破壊して作製したノックアウトマウス(以下、これを「Scrapper遺伝子ノックアウトマウス」又は「Scrapperノックアウトマウス」と称することがある。また、ノックアウトを「KO」と称することがある)の神経細胞においてグルタミン酸の放出が亢進していることがわかった。逆に、後述の実施例に示すように、Scrapper遺伝子を過剰発現させた神経細胞において、グルタミン酸の放出が低下していることがわかった。このことから、Scrapper遺伝子は神経伝達物質の放出機構に関与していると考えられる。神経伝達物質にはアセチルコリンやアミノ酸、アミン、ペプチドなどが含まれるが、アミノ酸が好ましい。アミノ酸にはグルタミン酸、グリシン、GABAなどが含まれるが、グルタミン酸が好ましい。よって、Scrapper遺伝子の発現量を変化させる化合物は、統合失調症などの治療薬の候補物質となりうると考えられる。したがって、本発明のスクリーニング方法は、Scrapper遺伝子を発現する細胞に化合物を添加し、Scrapper遺伝子の発現量を変化させる化合物を選択する方法や、Scrapper遺伝子のプロモーターにレポーター遺伝子を連結させた遺伝子構築物を導入した細胞に化合物を添加し、レポーター遺伝子の発現を変化させる化合物を選択する方法、Scrapper遺伝子を発現する神経細胞、非ヒト哺乳動物又は該動物から得られる生体試料に化合物を添加し、神経伝達物質の量を定量的に測定して化合物を選択する方法などであってもよい。
(V) A system using the expression level of the Scrapper gene and the release amount of the neurotransmitter as an index As shown in the examples below, a knockout mouse prepared by disrupting the Scrapper gene (hereinafter referred to as “Scrapper gene knockout mouse”) Or, it is sometimes referred to as “Scrapper knockout mouse.” In addition, it was found that the release of glutamate is enhanced in the nerve cells of the knockout (sometimes referred to as “KO”). On the contrary, as shown in the Examples described later, it was found that the release of glutamic acid was reduced in neurons overexpressing the Scrapper gene. This suggests that the Scrapper gene is involved in the neurotransmitter release mechanism. Neurotransmitters include acetylcholine, amino acids, amines, peptides, etc., but amino acids are preferred. Amino acids include glutamic acid, glycine, GABA and the like, with glutamic acid being preferred. Therefore, it is considered that a compound that changes the expression level of the Scrapper gene can be a candidate substance for a therapeutic drug such as schizophrenia. Therefore, the screening method of the present invention includes a method of adding a compound to cells expressing the Scrapper gene and selecting a compound that changes the expression level of the Scrapper gene, or a gene construct in which a reporter gene is linked to the Scrapper gene promoter. A method of selecting a compound that changes the expression of the reporter gene by adding the compound to the introduced cell, a neuron that expresses the Scrapper gene, a non-human mammal, or a biological sample obtained from the animal, and the neurotransmission For example, a method of selecting a compound by quantitatively measuring the amount of a substance may be used.
上記のようなスクリーニング系の1又は複数の系により、統合失調症治療薬、神経変性疾患治療薬などの中枢性疾患の治療薬など、医薬の候補化合物を得ることができる。
なお、スクリーニングに用いる被検物質の種類は特に制限されないが、例えば、ペプチド、タンパク、非ペプチド性化合物、合成化合物、ポリマー、発酵生産物、細胞抽出液、植物抽出液、動物組織抽出液等が挙げられ、これらの物質は新規な物質であってもよいし、公知の物質であってもよい。また、複数の種類の化合物を含む化合物ライブラリーの状態で添加してもよい。被検物質の添加量については、投与対象、投与方法、被検物質の性質等に合わせて適宜選択することができる。
One or a plurality of screening systems as described above can be used to obtain drug candidate compounds such as therapeutic agents for central diseases such as therapeutic agents for schizophrenia and therapeutic agents for neurodegenerative diseases.
The type of test substance used for screening is not particularly limited, and examples thereof include peptides, proteins, non-peptide compounds, synthetic compounds, polymers, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts, and the like. These substances may be novel substances or known substances. Moreover, you may add in the state of the compound library containing several types of compounds. The addition amount of the test substance can be appropriately selected according to the administration subject, administration method, properties of the test substance, and the like.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下のものには限定されない。また、実施例においてはScrapperはマウスScrapperを使用した。
実施例で用いたScrapperタンパク質に対する抗体、及びその他の抗体について記載する
。Scrapperタンパク質に対する抗体を以下の手順で得た。Scrapperの321-380番目のアミノ酸をGST融合蛋白質として大腸菌に発現させ、精製したものを抗原として、常法によりウサギに免疫を行い、ウサギポリクローナル抗体を作製した。さらに、該抗体をアフィニティー精製したものを実験に使用した。以下、用いた市販抗体とその抗体をウェスタンブロッティングに用いた時の希釈倍率を記載する。
抗KIF1A抗体 (マウスモノクローナル抗体:BD社製) 1:1000
抗Kinesin heavy chain(KIF5)抗体(マウスモノクローナル抗体:Chemicon社製) 1:1000
抗Glutamate抗体 (ウサギポリクローナル抗体:Sigma社製) 1:2000
抗Phosphatysil CREB抗体 (ウサギポリクローナル抗体:Cell Signaling社製) 1:1000
抗CREB抗体 (ウサギポリクローナル抗体:Cell Signaling社製) 1:1000
抗Actin抗体 (ウサギポリクローナル抗体:Sigma社製) 1:200
抗MyosinIIA抗体 (ウサギポリクローナル抗体:Sigma社製) 1:1000
抗MyosinIIB抗体 (ウサギポリクローナル抗体:Sigma社製) 1:200
抗MyosinVa抗体 (ウサギポリクローナル抗体:Sigma社製) 1:1000
抗PSD-95抗体 (マウスモノクローナル抗体:UBI社製) 1:50000
抗Skp1抗体(マウスモノクローナル抗体:Zymed社製) 1:1000
抗Cullin1抗体(マウスモノクローナル抗体:UBI社製) 1:2000
抗FLAG抗体 (マウスモノクローナル抗体:Sigma社製) 1:1000
抗GFP抗体 (マウスモノクローナル抗体:BD社製、MBL社製) 1:1000
抗Ubiquitin抗体 (マウスモノクローナル抗体:MBL社製) 1:200
抗KIF2抗体(マウスモノクローナル抗体:BD社製) 1:250
抗KIF1B抗体(ヤギポリクローナル抗体:サンタクルーズ社製) 1:1000
抗MAP2抗体(マウスモノクローナル抗体:Sigma社製) 1:1000
抗Dynein抗体 (マウスモノクローナル抗体:Chemicon社製) 1:1000
抗Neurofilament-H抗体 (マウスモノクローナル抗体:Sigma社製) 1:1000
抗Neurofilament-M抗体 (マウスモノクローナル抗体:Sigma社製) 1:1000
抗Neurofilament-L抗体 (マウスモノクローナル抗体:Sigma社製) 1:1000
抗RIM1抗体 (マウスモノクローナル抗体:BD社製) 1:1000
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to the following. In the examples, the mouse scraper was used as the scraper.
It describes about the antibody with respect to Scrapper protein used in the Example, and another antibody. An antibody against Scrapper protein was obtained by the following procedure. Rabbit polyclonal antibodies were prepared by expressing Scrapper amino acids 321 to 380 in E. coli as GST fusion proteins and immunizing rabbits using the purified antigens as antigens. Further, an affinity purified product of the antibody was used in the experiment. Hereinafter, the commercially available antibody used and the dilution ratio when the antibody is used for Western blotting are described.
Anti-KIF1A antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by BD) 1: 1000
Anti-Kinesin heavy chain (KIF5) antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by Chemicon) 1: 1000
Anti-Glutamate antibody (rabbit polyclonal antibody: Sigma) 1: 2000
Anti-Phosphatysil CREB antibody (rabbit polyclonal antibody: Cell Signaling) 1: 1000
Anti-CREB antibody (rabbit polyclonal antibody: Cell Signaling) 1: 1000
Anti-Actin antibody (rabbit polyclonal antibody: Sigma) 1: 200
Anti-MyosinIIA antibody (rabbit polyclonal antibody: Sigma) 1: 1000
Anti-MyosinIIB antibody (rabbit polyclonal antibody: Sigma) 1: 200
Anti-MyosinVa antibody (rabbit polyclonal antibody: Sigma) 1: 1000
Anti-PSD-95 antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by UBI) 1: 50000
Anti-Skp1 antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by Zymed) 1: 1000
Anti-Cullin1 antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by UBI) 1: 2000
Anti-FLAG antibody (mouse monoclonal antibody: Sigma) 1: 1000
Anti-GFP antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by BD, manufactured by MBL) 1: 1000
Anti-Ubiquitin antibody (mouse monoclonal antibody: MBL) 1: 200
Anti-KIF2 antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by BD) 1: 250
Anti-KIF1B antibody (goat polyclonal antibody: Santa Cruz) 1: 1000
Anti-MAP2 antibody (mouse monoclonal antibody: Sigma) 1: 1000
Anti-Dynein antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by Chemicon) 1: 1000
Anti-Neurofilament-H antibody (mouse monoclonal antibody: Sigma) 1: 1000
Anti-Neurofilament-M antibody (mouse monoclonal antibody: Sigma) 1: 1000
Anti-Neurofilament-L antibody (mouse monoclonal antibody: Sigma) 1: 1000
Anti-RIM1 antibody (mouse monoclonal antibody: manufactured by BD) 1: 1000
実施例1:Scrapper遺伝子ノックアウト(KO)マウスの作製
DNA操作等に関する一般的な技術については、特に記載のない限り、Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd edition(Sambrook and Russell,Cold Spring Harbor Laboratory(2001))等に記載の公知の手法に従って行った。
(1)ゲノムライブラリーからのScrapperのゲノムDNAのスクリーニング
Scrapper遺伝子のKOマウス作製用のtargeting vector を作るためのゲノムDNAを得るために、Scrapper cDNA(配列番号3)を用いて32P標識のプローブを作り、129/Sv FixII-phage genomic library (Stratagene社製)からスクリーニングを行った。具体的には、[α-32P]dCTP(Amersham, Redivue, 50μCi, 3000Ci/mmole)とラベリングキット(Promega社製, Prime-α-Gene Labeling System) を用いて調製し、スピンカラム(Amershan PharmaciaBiothech社製, MicroSpin Colum SP300HR)を用いて未反応の試薬を除去した。RIの取り込みはチェレンコフ法で測定し評価した。
プロトコルによる反応液の組成
Labeling 5x Buffer 10ml
unlabeled dNTP(A,G,T) 2ml 20mM each
template 25ng 500ng/ml
Nuclease Free BSA 2ml 400mg/ml
[α-32P]dCTP, 50μCi, 3000Ci/mmole 5ml 333nM
Klenow Fragment 5units 100U/ml
Total volume 50ml
室温で1時間おき、95℃2分で反応を止める。
テンプレートとしてScrapper cDNAをpCR2.1-TOPO vector (K4500-01, Invitrogen社製)にサブクローニングしたものからNsiI/EcoRI消化して得られるフラグメントのうち、約300 bp(5'-側)のフラグメント(第1エクソンから第5エクソンの途中までを含む)を使用して、スクリーニングを行い、ScrapperのゲノムDNAを得た。
Example 1: Generation of Scrapper gene knockout (KO) mice
General techniques relating to DNA manipulation and the like were performed according to known techniques described in Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd edition (Sambrook and Russell, Cold Spring Harbor Laboratory (2001)), unless otherwise specified.
(1) Screening of Scrapper genomic DNA from genomic libraries
In order to obtain genomic DNA for creating a targeting vector for the production of KO mice for the Scrapper gene, a 32 P-labeled probe was made using Scrapper cDNA (SEQ ID NO: 3), and the 129 / Sv FixII-phage genomic library (Stratagene) Screening). Specifically, it was prepared using [α- 32 P] dCTP (Amersham, Redivue, 50 μCi, 3000 Ci / mmole) and a labeling kit (Promega, Prime-α-Gene Labeling System) and spin column (Amershan Pharmacia Biothech Unreacted reagents were removed using MicroSpin Colum SP300HR. RI uptake was measured and evaluated by the Cherenkov method.
Composition of reaction solution according to protocol
Labeling 5x Buffer 10ml
unlabeled dNTP (A, G, T) 2ml 20mM each
template 25ng 500ng / ml
Nuclease Free BSA 2ml 400mg / ml
[α- 32 P] dCTP, 50μCi, 3000Ci / mmole 5ml 333nM
Klenow Fragment 5units 100U / ml
Total volume 50ml
Stop at 1 minute at 95 ° C. for 2 minutes at room temperature.
Of the fragments obtained by NsiI / EcoRI digestion from the subcloned Scrapper cDNA into pCR2.1-TOPO vector (K4500-01, manufactured by Invitrogen) as a template, a fragment of about 300 bp (5'-side) 1 to the middle of the 5th exon) was used for screening to obtain Scrapper genomic DNA.
(2)Scrapper遺伝子のマッピング
第2エクソンを含むScrapperゲノムクローン、clone1と、第4エクソンから第7エクソンまでを含むクローン、clone3について制限酵素マッピング、シーケンスを行い、Scrapperゲノムの配列を解析した。
(2) Mapping of the Scrapper gene Restriction enzyme mapping and sequencing were performed on the Scrapper genomic clone,
(3)ターゲティングベクターの構築
ターゲティングベクターは、Scrapper遺伝子の第3エクソンを欠損するようし、結果としてScrapper遺伝子のF-box領域を欠損するように設計した。
5'側隣接相同領域として7.4 kbのSpeI-NotI fragment、3'側隣接相同領域として5.8 kbのSalI-NdeI fragmentを用い、2つの隣接相同領域に挟まれた第3エクソンを含む3.2 kpの領域をneoカセット(ネオマイシン耐性遺伝子)に置き換え、ターゲティングベクターの構築を行った。さらに後のスクリーニングでネガティブセレクションを行うため、3'側隣接相同領域の3'末端にDT-A(ジフテリア毒素-A)遺伝子を付加した。ターゲティングベクターの構築について図1に示した。
(3) Construction of targeting vector The targeting vector was designed to lack the third exon of the Scrapper gene, and as a result, to lack the F-box region of the Scrapper gene.
Using a 7.4 kb SpeI-NotI fragment as the 5 'adjacent homologous region and a 5.8 kb SalI-NdeI fragment as the 3' adjacent homologous region, a 3.2 kp region containing the third exon sandwiched between the two adjacent homologous regions Was replaced with a neo cassette (neomycin resistance gene), and a targeting vector was constructed. In addition, DT-A (diphtheria toxin-A) gene was added to the 3 ′ end of the 3 ′ adjacent homologous region for negative selection in later screening. The construction of the targeting vector is shown in FIG.
(4)ES細胞へのターゲッティングベクターの導入
(3)で得られたターゲッティングベクターをES細胞に導入し、G418薬剤耐性により目的のESクローンを選択した。これらの手順は生殖工学で使用されている方法で行った。
(4) Introduction of targeting vector into ES cells The targeting vector obtained in (3) was introduced into ES cells, and target ES clones were selected based on G418 drug resistance. These procedures were performed as used in reproductive engineering.
(5)サザン解析、PCRスクリーニング
(4)で陽性となったESクローンから、目的に合った相同組み換えが起こったクローンをサザンブロット法とPCR法により選択した。相同組み換えの確認は、Left armについてはKpnI/HindIII消化後、KpnI−SpeIをプローブにし、Right armについてはNcoI消化後、NdeI−NcoIをプローブに用いたサザンブロット法により行った。組み換えが起こったものについては、それぞれ、10.5kb→9.4kb、9.7kb→8.6kbというシグナルの変化があった。
PCRによる確認には、次の3つのプライマーを使用した。
SCR-KO-3';5'- CCTCAATGTCCCTCTGGAAATC-3' (配列番号11)
SCR-KO-5';5'- CGGAGACTGAGGACATTTTTGG-3 (配列番号12)
SCR-KO-Neo;5'- TGCATCTGCGTGTTCGAATTCG-3' (配列番号13)
(5) Southern analysis and PCR screening From ES clones that were positive in (4), clones in which homologous recombination that suits the purpose occurred were selected by Southern blotting and PCR. Confirmation of homologous recombination was carried out by Southern blotting using KpnI / HindIII digestion for Left arm, KpnI-SpeI as a probe, and NcoI digestion for Right arm, and NdeI-NcoI as a probe. For those in which recombination occurred, there were signal changes of 10.5 kb → 9.4 kb and 9.7 kb → 8.6 kb, respectively.
The following three primers were used for confirmation by PCR.
SCR-KO-3 ';5'-CCTCAATGTCCCTCTGGAAATC-3' (SEQ ID NO: 11)
SCR-KO-5 ';5'- CGGAGACTGAGGACATTTTTGG-3 (SEQ ID NO: 12)
SCR-KO-Neo; 5'-TGCATCTGCGTGTTCGAATTCG-3 '(SEQ ID NO: 13)
(6)ブラストシストインジェクション、キメラマウスの作製
ヘテロ接合型のES細胞をC57BL/6J系統マウスのブラストシストにインジェクションし、キメラマウスを作製した。
(6) Blast cyst injection and production of chimeric mouse Heterozygous ES cells were injected into blast cysts of C57BL / 6J strain mice to prepare chimeric mice.
(7)キメラマウスの飼育と交配
(6)で得られたキメラマウスのオスをC57BL/6J系統マウスのメスと交配し、産仔を得た。
(7) Breeding and mating of chimeric mice Males of chimeric mice obtained in (6) were mated with females of C57BL / 6J strain mice to obtain offspring.
(8)ジャームライントランスミッションの確認(サザン、PCR)
(5)と同様に、サザンブロット法及びPCR法によりジャームライントランスミッションを確認した。
(8) Confirmation of germline transmission (Southern, PCR)
As in (5), the germline transmission was confirmed by Southern blotting and PCR.
(9)ヘテロマウスの交配によるホモマウスの取得
(8)でヘテロ接合型と判定した個体のオスとメスを交配し、(5)と同様にPCR法に
よりゲノタイプを判定しホモ接合型のマウスを得た(図1左下図)。また、抗体を用いたウエスタンブロッティングによってScrapperタンパク質の消失を確認した(図1右下図)。以上の操作よりScrapper遺伝子を欠損するマウスが得られた。
(9) Obtaining homozygous mice by crossing heterozygous mice Crossing male and female individuals determined to be heterozygous in (8), and determining the genotype by PCR as in (5) to obtain homozygous mice (Figure 1, lower left). Further, the disappearance of the Scrapper protein was confirmed by Western blotting using an antibody (lower right diagram in FIG. 1). By the above operation, mice lacking the Scrapper gene were obtained.
実施例2:Scrapper遺伝子トランスジェニックマウスの作製
Scrapperタンパク質の1-438番目のアミノ酸をコードするScrapper cDNA(配列番号3)をpEGFPC2ベクター(BDクロンテック社製)にサブクローニングし、更に前後にAscI制限酵素配列とFseI制限酵素配列を付加したEGFP-ScrapperフラグメントをPCR法により増幅した。別に、MM403(Mayfordら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996 Nov 12;93(23):13250-5)ベクターを改変しNotIサイトにAscI-FseI制限酵素配列を挿入した。AscI-FseI制限酵素配列を用いてMM403を改変したベクターにEGFP-Scrapperフラグメントを連結した。得られたベクターをSfiIで切断し、低融点アガロースゲルを用いた電気泳動を行い、約11kbのトランスジーンのフラグメントを含むアガロースゲルを切り出した。切り出したアガロースをGelase (EPICENTRE社製、G09050)により消化し、CamKIIプロモーター−EGFPタグ−Scrapper−SV40 polyAのトランスジーンを分離精製した。精製されたトランスジーンをC57BL6Jマウス胚に導入し、Scrapper遺伝子を過剰発現するトランスジェニックマウス(以下、これを「Scrapper遺伝子トランスジェニックマウス」又は「Scrapperトランスジェニックマウス」と称することがある。またトランスジェニックを「Tg」と称することがある)を得た。図2にサザンブロッティング及びウエスタンブロッティングの結果を示した。
Example 2: Production of Scrapper gene transgenic mice
A Scrapper cDNA (SEQ ID NO: 3) encoding the 1-438th amino acid of Scrapper protein was subcloned into pEGFPC2 vector (BD Clontech), and EGFP-Scrapper added with AscI restriction enzyme sequence and FseI restriction enzyme sequence before and after The fragment was amplified by PCR. Separately, the MM403 (Mayford et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996
実施例3:ターゲット分子KIF5, KIF1A, KIF1Bの同定(KO及びTgマウスタンパク質の2次元電気泳動及びウェスタンブロット)
実施例1、実施例2で得られたScrapper KOマウス及びTgマウスを用い、2次元電気泳動及びウェスタンブロットでタンパク質の量的変化を解析することにより、Scrapperのターゲット分子の同定を行った。マウスを頚椎脱臼後、脳を取り出し、秤量した。取り出した脳を脳重量の20倍容量の抽出バッファー(7M urea, 2M thiourea, 2%CHAPS, 40mM DTT, 2% IPG buffer pH3-10, Complete EDTA(-)(ロシュ社製))と共にポリトロンホモジナイザーで3000回転、10回ストローク後、冷却小型遠心機で15000rpm、20分、4℃で遠心分離した。得られた上清を回収し、Bradford法(Bio-Rad Protein Assay Dye Regent Concentrate、Bio-Rad社製)によりタンパク定量を行った。定量したタンパク質濃度をもとに、0.5μg/μl又は0.05μg/μlとなるようにSDS化タンパク質サンプルを調製した。SDS化はLaemmliらの方法により行った。Laemmliらの方法により8%ポリアクリルアミドゲルを用いて各レーンに10μlずつサンプルをアプライした後SDS-PAGEを行い、さらにゲル中のタンパク質をPVDF膜(ミリポア社製)に転写した。転写は、TrnovskyらのBiotechniques 13(5), 800-804 (1992)に従って行った。次に、該PVDF膜をウェスタンブロッティングに供した。5%スキムミルク(和光社製)を溶かしたTBST(50 mMトリス(pH 7.5)、150mM NaCl、0.05% Tween20)中に一時間浸してブロッキングした後、1次抗体として抗KIF1A抗体(BD transduction社製)、抗KIF1B抗体(サンタクルーズ社製)、抗KIF5A抗体(ケミコン社製)の存在下にそれぞれ1μg/mlの濃度で4℃下1晩インキュベートし、反応させた。反応後の膜を、TBSTで洗浄後、ペルオキシダーゼの結合した抗マウスあるいは抗ヤギ抗体(Jackson社製)を5000倍希釈した溶液中で、室温下、30分間反応させた。再び膜をTBSTで洗浄した後、ペルオキシダーゼの発光基質(Western blotting detection regents:アマシャム社製)を加えて化学発光反応を行い、フィルム(Hyperfilm、アマシャム社製)に感光させることにより検出した。この操作により、Scrapper Tgマウス、KOマウスにおけるKIF1A、KIF1B、KIF5タンパク質の量を検出し、正常マウスとその量の比較を行った。その結果を図3に示した。ウェスタンブロッティングの結果を図3の上部に、バンドの濃さを数値化したものを図3の下部に示した。KOマウスではKIF分子が正常マウスよりも増加し、Tgマウスでは減少していることが検出された。KOマウスではScrapperの欠損によりKIF分子が正常マウスよりも増加し、TgマウスではScrapperの過剰発現によりKIF分子がより多く分解されるために減少していると考えられる。すな
わち、ScrapperがKIF分子を分解する機能を有しており、KIF1A、KIF1B、KIF5がScrapperのターゲット分子であることが示された。
Example 3: Identification of target molecules KIF5, KIF1A, KIF1B (two-dimensional electrophoresis and Western blotting of KO and Tg mouse proteins)
Using the Scrapper KO mouse and Tg mouse obtained in Example 1 and Example 2, the target molecule of Scrapper was identified by analyzing quantitative changes in protein by two-dimensional electrophoresis and Western blot. After the mouse was dislocated from the cervical spine, the brain was removed and weighed. Extracted brain with Polytron homogenizer together with an extraction buffer (7M urea, 2M thiourea, 2% CHAPS, 40 mM DTT, 2% IPG buffer pH3-10, Complete EDTA (-) (Roche)) 20 times the brain weight After 3,000 revolutions and 10 strokes, the mixture was centrifuged at 15,000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. in a cooling small centrifuge. The obtained supernatant was collected, and protein quantification was performed by the Bradford method (Bio-Rad Protein Assay Dye Regent Concentrate, manufactured by Bio-Rad). Based on the quantified protein concentration, an SDS protein sample was prepared so as to be 0.5 μg / μl or 0.05 μg / μl. SDS was performed by the method of Laemmli et al. After applying 10 μl of each sample to each lane using 8% polyacrylamide gel by the method of Laemmli et al., SDS-PAGE was performed, and the protein in the gel was further transferred to a PVDF membrane (Millipore). Transcription was performed according to Trnovsky et al. Biotechniques 13 (5), 800-804 (1992). Next, the PVDF membrane was subjected to Western blotting. After blocking for 1 hour in TBST (50 mM Tris (pH 7.5), 150 mM NaCl, 0.05% Tween20) in which 5% skim milk (Wako) was dissolved, the anti-KIF1A antibody (manufactured by BD transduction) was used as the primary antibody. ), Anti-KIF1B antibody (manufactured by Santa Cruz) and anti-KIF5A antibody (manufactured by Chemicon) were each incubated at 4 ° C. overnight at a concentration of 1 μg / ml for reaction. After the reaction, the membrane was washed with TBST, and reacted for 30 minutes at room temperature in a solution diluted with a peroxidase-conjugated anti-mouse or anti-goat antibody (Jackson) 5000 times. After the membrane was again washed with TBST, a peroxidase luminescent substrate (Western blotting detection regents: manufactured by Amersham) was added to perform a chemiluminescent reaction, and the film (Hyperfilm, manufactured by Amersham) was exposed to light and detected. By this operation, the amounts of KIF1A, KIF1B, and KIF5 proteins in Scrapper Tg mice and KO mice were detected, and the amounts were compared with those in normal mice. The results are shown in FIG. The result of Western blotting is shown in the upper part of FIG. 3, and the band density is shown in the lower part of FIG. It was detected that KIF molecules increased in KO mice than in normal mice and decreased in Tg mice. In KO mice, KIF molecules are increased due to scrapper deficiency compared to normal mice, and in Tg mice, KIF molecules are thought to decrease due to more degradation of scrapper overexpression. That is, it was shown that Scrapper has a function of decomposing KIF molecules, and KIF1A, KIF1B, and KIF5 are Scrapper target molecules.
実施例4:ScrapperとKIF5、KIF1A、KIF1B、RIM1の相互作用解析(マウス脳からの免疫沈降)
ScrapperとKIFまたはRIM1の相互作用を調べるために、マウス(C57BL/6J又はICR)の脳抽出物に対して前述のScrapper抗体を用いて免疫沈降を行った。3匹のマウスを頚椎脱臼後、脳を取り出し、10mlのbufferA(50mM Tris pH8.0、100mM NaCl、1% TritonX-100, 10μg/ml leupeptin,10μg/ml PMSF)でホモジナイズし、4℃下、10万x gで30分間遠心分離を行い、マウス脳抽出液を得た。該液を2等分し、それぞれを抗Scrapper抗体10μlと予めインキュベートしておいたproteinAセファロース(アマシャム社製)10μl、ネガティブコントロールとしてScrapperで免疫する前のウサギから得た血清と予めインキュベートしておいたproteinAセファロース(アマシャム社製)10μlと混合し、4℃下、一晩インキュベートした。インキュベート後のproteinAセファロースを1mlのbufferAで4回洗浄後、50μlのbufferAと50μlの2 x Laemmli bufferを加え、98℃で3分間加熱してSDS化を行った。実施例3と同様にSDS-PAGEを行った。ただし、サンプルの容量は1レーンにつき10μlとした。実施例3と同様にウェスタンブロッティングを行い、マウス脳におけるScrapperとKIF5、KIF1A、KIF1B、RIM1の結合を検出した。図4に示すように、KIF5、KIF1A、KIF1B、RIM1はScrapperと共沈澱しており、KIF5、KIF1A、KIF1B、RIM1がScrapperと結合することが示された。これに対して、1次抗体として抗KIF2抗体(BD社製)、抗Dynein-M抗体(Chemicon社製)を用いてウェスタンブロッティングを行ったところ、KIF2、Dynein-MはScrapperと共沈澱しておらず、KIF1A、KIF1B、RIM1とScrapperの結合が特異的であることが明確である。
Example 4: Analysis of interaction between Scrapper and KIF5, KIF1A, KIF1B, RIM1 (immunoprecipitation from mouse brain)
In order to examine the interaction between Scrapper and KIF or RIM1, immunoprecipitation was performed on the brain extract of a mouse (C57BL / 6J or ICR) using the aforementioned Scrapper antibody. Three mice were dislocated after cervical dislocation, the brain was removed, homogenized with 10 ml of bufferA (50 mM Tris pH 8.0, 100 mM NaCl, 1% TritonX-100, 10 μg / ml leupeptin, 10 μg / ml PMSF), at 4 ° C., Centrifugation was performed at 100,000 × g for 30 minutes to obtain a mouse brain extract. The solution was divided into two equal parts, each of which was preincubated with 10 μl of protein A sepharose (Amersham) previously incubated with 10 μl of anti-Scrapper antibody, and serum obtained from rabbits before immunization with Scrapper as a negative control. The mixture was mixed with 10 μl of protein A sepharose (Amersham) and incubated at 4 ° C. overnight. After incubation, protein A sepharose was washed 4 times with 1 ml of buffer A, 50 μl of buffer A and 50 μl of 2 × Laemmli buffer were added, and the mixture was heated at 98 ° C. for 3 minutes for SDS conversion. SDS-PAGE was performed in the same manner as in Example 3. However, the sample volume was 10 μl per lane. Western blotting was performed in the same manner as in Example 3 to detect the binding of Scrapper and KIF5, KIF1A, KIF1B, and RIM1 in the mouse brain. As shown in FIG. 4, KIF5, KIF1A, KIF1B, and RIM1 co-precipitated with Scrapper, indicating that KIF5, KIF1A, KIF1B, and RIM1 bind to Scrapper. In contrast, when Western blotting was performed using an anti-KIF2 antibody (BD) and an anti-Dynein-M antibody (Chemicon) as primary antibodies, KIF2 and Dynein-M coprecipitated with Scrapper. It is clear that the binding of KIF1A, KIF1B, RIM1 and Scrapper is specific.
実施例5:ScrapperとKIF1Bの相互作用解析(293細胞からの免疫沈降)
FLAGタグを付加したScrappercDNA(配列番号3)と、GFPタグを付加したKIF1B(マウス)cDNA(配列番号14)をそれぞれpCMV-Tag4 (Stratagene社製)とpBOSS (Nucleic Acids
Research, Vol. 18, No. 17, 5322, 1990) に組み込み、哺乳類細胞発現ベクターとして用いた。ScrapperとKIF1B、あるいはネガティブコントロールとしてKIF1BのみをLipofectamine2000(Invitrogen社製)を用いて293細胞に発現させ、1日後、ユビキチン−プロテアソーム系での分解を阻害するために、MG132(ペプチド研究所社製)を10μMの濃度で24時間作用させた後に細胞を回収し、以下の実験に用いた。6 cmディッシュ1枚分の細胞につき300μlのbufferA(50mM Tris pH8.0、100mM NaCl、1% TritonX-100,10μg/ml leupeptin, 10μg/ml PMSF)を加えて超音波破砕を行い、4℃下、10万x gで15分間遠心分離を行い、細胞抽出液を得た。該液を抗GFP抗体1μgと予めインキュベートしておいたproteinAセファロース(アマシャム社製)10μlと混合し、4℃下、4時間インキュベートした。インキュベート後のproteinAセファロースを500μlのbufferAで4回洗浄後、15μlのbufferAと15μlの2 x Laemmli bufferを加え、98℃で3分間加熱してSDS化を行った。実施例3と同様にSDS-PAGEを行った。ただし、サンプルの容量は1レーンにつき10μlとした。さらに、実施例3と同様に、ただし1次抗体に抗FLAG抗体を用いてウェスタンブロッティングを行い、ScrapperとKIF1Bの結合を検出した。結果は図5に示すように、MG132を作用させたときのみKIF1BはScrapperと共沈澱しており、ScrapperとKIF1Bが結合することが示された。一方、MG132非存在下では共沈は見られなかったが、これはKIF1BがScrapperと相互作用してユビキチン化された後、プロテアソームによって分解を受けたと考えられる。
なお、この実施例と同様の手順に従い、Scrapperとユビキチン化標的タンパク質を含むスクリーニング系に被検物質を添加し、Scrapperタンパク質とユビキチン化標的タンパク質との相互作用の程度を測定し、MG132のように両者の複合体形成を促進する物質や複合体形成を阻害する物質を選択すれば、医薬候補物質のスクリーニングが可能であると考えられた。
Example 5: Analysis of interaction between Scrapper and KIF1B (immunoprecipitation from 293 cells)
Scrapper cDNA added with FLAG tag (SEQ ID NO: 3) and KIF1B (mouse) cDNA added with GFP tag (SEQ ID NO: 14) were respectively pCMV-Tag4 (Stratagene) and pBOSS (Nucleic Acids)
Research, Vol. 18, No. 17, 5322, 1990) and used as a mammalian cell expression vector. Scrapper and KIF1B, or KIF1B only as a negative control, was expressed in 293 cells using Lipofectamine2000 (Invitrogen). After 1 day, MG132 (manufactured by Peptide Institute) was used to inhibit degradation in the ubiquitin-proteasome system. Was allowed to act at a concentration of 10 μM for 24 hours, and then cells were collected and used in the following experiments. 300μl of bufferA (50mM Tris pH8.0, 100mM NaCl, 1% TritonX-100, 10μg / ml leupeptin, 10μg / ml PMSF) is added per 6cm dish of cells, and ultrasonically disrupted at 4 ℃ Centrifugation was performed at 100,000 xg for 15 minutes to obtain a cell extract. The solution was mixed with 1 μg of anti-GFP antibody and 10 μl of protein A Sepharose (manufactured by Amersham) previously incubated, and incubated at 4 ° C. for 4 hours. After the incubation, the protein A sepharose was washed 4 times with 500 μl of buffer A, 15 μl of buffer A and 15 μl of 2 × Laemmli buffer were added, and heated at 98 ° C. for 3 minutes to form SDS. SDS-PAGE was performed in the same manner as in Example 3. However, the sample volume was 10 μl per lane. Furthermore, as in Example 3, except that Western blotting was performed using an anti-FLAG antibody as the primary antibody, the binding between Scrapper and KIF1B was detected. As a result, as shown in FIG. 5, it was shown that KIF1B co-precipitated with Scrapper only when MG132 was allowed to act, and that Scrapper and KIF1B were bound. On the other hand, coprecipitation was not observed in the absence of MG132, but it is thought that KIF1B was degraded by the proteasome after interacting with Scrapper and becoming ubiquitinated.
In addition, following the same procedure as in this example, a test substance was added to a screening system containing Scrapper and a ubiquitinated target protein, the degree of interaction between the Scrapper protein and the ubiquitinated target protein was measured, and as in MG132 It was considered that drug candidate substances could be screened by selecting a substance that promotes complex formation between them or a substance that inhibits complex formation.
実施例6:KIF5, KIF1Bのユビキチン化解析
KIF5の発現ベクターとして、YFPタグを付加したKIF5A(マウス)cDNA(配列番号16)をpYFPC(BDクロンテック)に組み込み、哺乳類細胞発現ベクターとして用いた。その他は実施例5と同様にして、ScrapperとKIF5、ScrapperとKIF1B、KIF5又はKIF1B単独(ネガティブコントロール)を、それぞれ293細胞で蛋白質発現させ、ユビキチン化の検出を行った。ウェスタンブロッティングの1次抗体として抗GFP抗体を用い、KIF5、KIF1Bのユビキチン化を検出した。結果は図6に示したようにMG132存在下ではMG132非存在下と比較してKIF分子の量が増加し、さらにScrapper存在下では、MG132存在下、非存在下いずれでもScrapper非存在下の時と比較してKIF分子の量が減少した。すなわち、KIF分子の分解がユビキチン−プロテアソーム系で起こり、それがScrapperにより促進されることが明らかとなった。
なお、この実施例と同様の手順に従い、Scrapperとユビキチン化標的タンパク質を共発現する細胞又は該細胞の抽出液に被検物質を添加し、ユビキチン化標的タンパク質のプロテアソームによる分解の程度を測定し、MG132のように分解を減少させる物質や分解を促進する物質を選択すれば、医薬候補物質のスクリーニングが可能であると考えられた。
Example 6: Analysis of ubiquitination of KIF5 and KIF1B
As an expression vector for KIF5, KIF5A (mouse) cDNA (SEQ ID NO: 16) added with a YFP tag was incorporated into pYFPC (BD Clontech) and used as a mammalian cell expression vector. Otherwise, in the same manner as in Example 5, Scrapper and KIF5, Scrapper and KIF1B, KIF5 or KIF1B alone (negative control) were each expressed as a protein in 293 cells, and ubiquitination was detected. Anti-GFP antibody was used as the primary antibody for Western blotting, and ubiquitination of KIF5 and KIF1B was detected. As shown in FIG. 6, the amount of KIF molecules increased in the presence of MG132 as compared to that in the absence of MG132, and in the presence of Scrapper, when Scrapper was absent in the presence or absence of MG132. Compared with the amount of KIF molecules decreased. That is, it has been clarified that degradation of the KIF molecule occurs in the ubiquitin-proteasome system and is promoted by Scrapper.
In addition, according to the same procedure as in this example, a test substance is added to a cell coexpressing Scrapper and a ubiquitinated target protein or an extract of the cell, and the degree of degradation of the ubiquitinated target protein by the proteasome is measured, It was considered that drug candidate substances can be screened by selecting a substance that reduces degradation or a substance that promotes degradation, such as MG132.
また、実施例4と同様にして、Scrapper抗体を用いてマウス脳よりKIF1、RIM1をScrapperと共沈降させた後、ユビキチン化の検出を行った。
Uba1 (E1), GST-UbcH5 (E2), His6-ubiquitin, APP-BP1/Uba3, GST-UbcH12 および NEDD8 はMBL社より購入した。E1、E2、His6-ubiquitin、NEDD8 system (APPBP1/Uba3、UbcH12 、NEDD8の混合物)をScrapper抗体の免疫沈降物と混合し、T. Kawakami et al., Embo
J 20, 4003-12 (Aug 1, 2001).の方法に倣って、37℃で3時間ユビキチン化反応を行った。反応後、SDSバッファーを加えて反応を停止し、ウェスタンブロッティングによりユビキチン化の検出を行った。ウェスタンブロッティングの1次抗体として抗KIF1Aあるいは抗RIM1抗体を用い、KIF1、RIM1のユビキチン化によるバンドシフトを検出した。図17に示したように、Scrapperと共沈降後のKIF1あるいはRIM1がユビキチン化の基質となり、もとの分子量よりも大きい分子量の位置にユビキチン化されたKIF1あるいはRIM1のバンドがスメア状に検出された。すなわち、Scrapperと共沈降したKIFとRIM分子がScrapper複合体によりユビキチン化されることが明らかとなった。免疫前血清(PIS)を用いたものでは沈降しておらず、ScrapperによるKIF1、RIM1のユビキチン化が特異的であることが明確である。
In the same manner as in Example 4, KIF1 and RIM1 were coprecipitated with Scrapper from the mouse brain using the Scrapper antibody, and then ubiquitination was detected.
Uba1 (E1), GST-UbcH5 (E2), His6-ubiquitin, APP-BP1 / Uba3, GST-UbcH12 and NEDD8 were purchased from MBL. E1, E2, His6-ubiquitin, NEDD8 system (APPBP1 / Uba3, UbcH12, NEDD8 mixture) was mixed with Scrapper antibody immunoprecipitate, and T. Kawakami et al., Embo
According to the method of
実施例7:KIF5, KIF1の局在解析
実施例1で述べたScrapper KOマウスを用い、Scrapper分子の有無によるKIF5、KIF1の局在の変化を解析した。3日齢Scrapper KOマウス、コントロールとしてKOマウスと同腹の野生型マウスの海馬を用いて、海馬神経初代神経細胞の培養を行い、12日後に4 %パラホルムアルデヒドを含むPBS溶液で15分間、室温下で細胞を固定した。固定した細胞を0.25 % TritonX-100を含むPBS溶液で5分間、室温下で処理した後、3 % BSAを溶解したPBS溶液で30分間インキュベートすることにより、ブロッキングした。1次抗体としてKIF5、KIF1Aの抗体を3 % BSAを溶解したPBS溶液で100倍希釈したものを用い、細胞と4℃下で一晩反応させた。1次抗体をPBSで洗浄後、2次抗体としてAlexa488 conjugated GoatIgG anti-mouse IgG(Molecular probes)を3 % BSAを溶解したPBS溶液で200倍希釈したものを用い、室温下で30分間反応させた。さらにこの細胞をPBSで洗浄し、包埋後、共焦点レーザー顕微鏡 (LSM PASCAL, Zeiss社製)で観察した。結果を図7に示した。Scrapper KOマウスより得られた海馬初代培養神経細胞においては、KIF5、KIF1の染色が増強していることが観察された。
Example 7: Localization analysis of KIF5 and KIF1 Using the Scrapper KO mouse described in Example 1, changes in the localization of KIF5 and KIF1 depending on the presence or absence of the Scrapper molecule were analyzed. Hippocampal neurons were cultured using 3-day-old Scrapper KO mice and wild-type mouse hippocampus as KO mice as controls, and 12 days later, PBS solution containing 4% paraformaldehyde was used for 15 minutes at room temperature. The cells were fixed with. The fixed cells were treated with a PBS solution containing 0.25% TritonX-100 for 5 minutes at room temperature, and then blocked by incubating with a PBS solution in which 3% BSA was dissolved for 30 minutes. As primary antibodies, KIF5 and KIF1A antibodies diluted 100-fold with a PBS solution in which 3% BSA was dissolved were used and reacted with cells at 4 ° C. overnight. The primary antibody was washed with PBS, and then reacted as a secondary antibody with Alexa488 conjugated GoatIgG anti-mouse IgG (Molecular probes) diluted 200-fold with a PBS solution in which 3% BSA was dissolved, and reacted at room temperature for 30 minutes. . The cells were further washed with PBS, embedded, and then observed with a confocal laser microscope (LSM PASCAL, manufactured by Zeiss). The results are shown in FIG. In hippocampal primary cultured neurons obtained from Scrapper KO mice, enhanced staining of KIF5 and KIF1 was observed.
実施例8:Scrapper KOによるシナプス小胞からのGlutamateのリリース量の変化の解析
Scrapper KOマウスより得られた海馬初代培養神経細胞からminiature postsynaptic cu
rrent (mEPSC) を記録した(Annu Rev Physiol. 1984;46:455-72)。mEPSC記録のために使ったメディウムは 168 mM NaCl, 2.4 mM KCl, 2 mM CaCl2, 1 mM MgCl2, 10 mM glucose, 10 mM HEPES, and 0.5 μM TTX (pH 7.3).である。電極は (4〜8 MΩ) whole-cell pipette 溶液(120 mM K-acetate, 20 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5 mM MgCl2, 0.2 mM EGTA, 5mM ATP, and 10 mM HEPES (pH 7.3))で充填した。 アンプは an EPC-7 amplifier (HEKA, Germany) と a Digidata 1200 acquisition board (Axon Instruments)を使用した。 Membrane potential は -70 mVに固定し、シグナルは 10 kHz 0.5 mV/pA for 40 sec でフィルターし記録した。250 pA以上の漏れのある細胞は除外した。Membrane resistance (Rm), series resistance (Rs), and membrane capacitance (Cm) をモニターした。 Rm >100 MΩ 及び Rs <20 MΩ のものだけを解析した(Mean Rm, Rs, とCm (P > 0.05) を比較した)。 CNQX (50 μM、Tocris社製), つまりAMPA receptor (グルタミン酸受容体のサブタイプの1つ;AMPAはα-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionate) antagonist,を用いて、記録している反応がAMPA受容体成分であることを示した。記録は 40 秒間行った。 mEPSCsは background noise level x 3を足きりに記録した。同じグループの記録を平均し、Student's t test(井川俊彦著、「Excelによる統計クイックリファレンス」、共立出版、2003年5月)によって統計判定した。結果を図8に示した。それによると、Scrapper KOマウスより得られた海馬初代培養神経細胞において、シナプス小胞からのグルタミン酸の放出が増加することがわかった。なお、グルタミン酸の放出はScrapper KOマウスの海馬スライスで増加することも判明した。
Example 8: Analysis of changes in Glutamate release from synaptic vesicles by Scrapper KO
Miniature postsynaptic cu from hippocampal primary neurons obtained from Scrapper KO mice
rrent (mEPSC) was recorded (Annu Rev Physiol. 1984; 46: 455-72). The media used for mEPSC recording were 168 mM NaCl, 2.4 mM KCl, 2 mM CaCl 2 , 1 mM MgCl 2 , 10 mM glucose, 10 mM HEPES, and 0.5 μM TTX (pH 7.3). Electrode is (4-8 MΩ) whole-cell pipette solution (120 mM K-acetate, 20 mM KCl, 0.1 mM CaCl 2 , 5 mM MgCl 2 , 0.2 mM EGTA, 5 mM ATP, and 10 mM HEPES (pH 7.3)) Filled with. The amplifier used was an EPC-7 amplifier (HEKA, Germany) and a Digidata 1200 acquisition board (Axon Instruments). Membrane potential is The signal was fixed at -70 mV, and the signal was filtered and recorded at 10 kHz 0.5 mV / pA for 40 sec. Cells with leakage of 250 pA or more were excluded. Membrane resistance (R m ), series resistance (R s ), and membrane capacitance (C m ) were monitored. Only those with R m > 100 MΩ and R s <20 MΩ were analyzed (Mean R m , R s and C m (P> 0.05) were compared). CNQX (50 μM, manufactured by Tocris), that is, AMPA receptor (a subtype of glutamate receptor; AMPA is an α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionate) antagonist. It was shown that the response is an AMPA receptor component. Recording was performed for 40 seconds. mEPSCs recorded background noise level x 3 as a footstep. Records from the same group were averaged and statistically evaluated by Student's t test (Toshihiko Igawa, “Statistics Quick Reference by Excel”, Kyoritsu Shuppan, May 2003). The results are shown in FIG. It was found that glutamate release from synaptic vesicles increased in hippocampal primary cultured neurons obtained from Scrapper KO mice. It was also found that glutamate release was increased in hippocampal slices of Scrapper KO mice.
実施例9:Scrapper活性増強/ブロックによるシナプス小胞からのGlutamateのリリース量の変化の解析
ラットE18海馬の初代培養細胞にGFPタグを付したScrapperもしくはScrapper変異体又はGFPタグを付したScrapperの各種領域(LRR領域、CAXX領域)を発現させ、mEPSCを記録した。発現は、培養9日目に細胞へのトランスフェクションすることにより行い、図9に示すScrapperの領域をコードするcDNAを組み込んだプラスミドDNAをLipofectamine2000 (Invitrogen社製)試薬を用いて導入した。mEPSC記録のために使ったメディウムは 168 mM NaCl, 2.4 mM KCl, 2 mM CaCl2, 1 mM MgCl2, 10 mM glucose, 10 mM HEPES, and 0.5 μM TTX (pH 7.3)である。電極は (4〜8 MΩ) whole-cell pipette 溶液(120 mM K-acetate,20 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5 mM MgCl2, 0.2 mM EGTA, 5mM ATP, and 10 mM HEPES (pH 7.3))で充填した。 アンプは an EPC-7 amplifier (HEKA社製, Germany) と a Digidata1200 acquisition board (Axon Instruments社製)を使用した。 Membrane potential は-70 mVに固定し、シグナルは 10 kHz 0.5 mV/pA for 40 sec でフィルターし記録した。250
pA以上の漏れのある細胞は除外した。Membrane resistance (Rm), series resistance (Rs), and membrane capacitance (Cm) をモニターした。 Rm >100 MΩ 及び Rs <20
MΩ のものだけを解析した(Mean Rm, Rs, と Cm (P > 0.05) を比較した)。CNQX (50 μM、Tocris社製), つまりAMPA receptor antagonist,を用いて、記録している反応がAMPA受容体成分であることを示した。記録は 40 秒間行った。 mEPSCsは background noise level x 3を足きりに記録した。同じグループの記録を平均し、Student's t testによって統計判定した。P < 0.05 をもって有意とした。すくなくとも2回の独立した培養で、2つ以上の独立したGFPを発現している細胞からの記録でこれらの測定は行われた。EGFP-SCはEGFPに全長Scrapperタンパク質を結合させたもの、EGFP-C435AはEGFPに435位のシステインをアラニンに置換した全長Scrapperタンパク質を結合させたもの、EGFP-LRRはEGFPにScrapperタンパク質の321〜380位の部分配列を結合させたもの、EGFP-CAAXはEGFPにScrapperタンパク質の379〜438位の部分配列を結合させたもの、をそれぞれ発現するプラスミドである。図9より、野生型Scrapper遺伝子を過剰発現させるとグルタミン酸の放出が低下することがわかった。EGFP-C435Aでも同様の傾向が見られたが、EGFP-LRRでは反対にグルタミン酸の放出が増加した。これはLRRがドミナントネガティブに作用し、内因性のScrapperの働きを阻害したものと考えられる。
野生型Scrapperタンパク質はグルタミン酸の放出を低下させ、それはLRR領域での標的
分子との結合を介していることが示唆される。
Example 9: Analysis of changes in Glutamate release from synaptic vesicles by enhancing / blocking Scrapper activity Scrapper with a GFP tag on primary cultured cells of rat E18 hippocampus or various types of Scrapper with a GFP tag Regions (LRR region, CAXX region) were expressed and mEPSC was recorded. Expression was performed by transfection into cells on the ninth day of culture, and plasmid DNA incorporating cDNA encoding the Scrapper region shown in FIG. 9 was introduced using Lipofectamine 2000 (Invitrogen) reagent. The media used for mEPSC recording were 168 mM NaCl, 2.4 mM KCl, 2 mM CaCl 2 , 1 mM MgCl 2 , 10 mM glucose, 10 mM HEPES, and 0.5 μM TTX (pH 7.3). Electrode is (4-8 MΩ) whole-cell pipette solution (120 mM K-acetate, 20 mM KCl, 0.1 mM CaCl 2 , 5 mM MgCl 2 , 0.2 mM EGTA, 5 mM ATP, and 10 mM HEPES (pH 7.3)) Filled with. The amplifier used was an EPC-7 amplifier (manufactured by HEKA, Germany) and a Digidata1200 acquisition board (manufactured by Axon Instruments). The Membrane potential was fixed at -70 mV, and the signal was filtered and recorded at 10 kHz 0.5 mV / pA for 40 sec. 250
Cells with leaks above pA were excluded. Membrane resistance (R m ), series resistance (R s ), and membrane capacitance (C m ) were monitored. R m > 100 MΩ and R s <20
Only those with MΩ were analyzed (Mean R m , R s , and C m (P> 0.05) were compared). CNQX (50 μM, manufactured by Tocris), that is, AMPA receptor antagonist, indicated that the recorded reaction was an AMPA receptor component. Recording was performed for 40 seconds. mEPSCs recorded background noise level x 3 as a footstep. Records from the same group were averaged and statistically determined by Student's t test. P <0.05 was considered significant. These measurements were made with records from cells expressing two or more independent GFPs in at least two independent cultures. EGFP-SC is a combination of EGFP and full-length Scrapper protein, EGFP-C435A is a combination of EGFP and full-length Scrapper protein in which cysteine at position 435 is substituted with alanine, EGFP-LRR is EGFP and Scrapper protein from 321 to EGFP-CAAX is a plasmid in which a partial sequence at position 380 and EGFP-CAAX are combined with a partial sequence at positions 379 to 438 of the Scrapper protein. From FIG. 9, it was found that when the wild-type Scrapper gene is overexpressed, the release of glutamic acid decreases. A similar trend was observed with EGFP-C435A, but glutamate release was increased with EGFP-LRR. This is thought to be due to LRR acting on dominant negative and inhibiting the function of endogenous Scrapper.
Wild-type Scrapper protein reduces glutamate release, suggesting that it is mediated by binding to target molecules in the LRR region.
実施例10:ターゲット分子Neurofilamentの同定(Tgマウスタンパク質の2次元電気泳動)
実施例2で得られたScrapper Tgマウスを使用し、2次元電気泳動でタンパク質の量的変化を解析することにより、Scrapperのターゲット分子の同定を行った。マウスを頚椎脱臼後、脳を取り出し、秤量した。取り出した脳を脳重量の20倍容量の抽出バッファー(7M urea, 2M thiourea, 2%CHAPS, 40mM DTT, 2% IPG buffer pH3-10, Complete EDTA(-)(ロシュ社製))と共にポリトロンホモジナイザーで3000回転、10回ストローク後、冷却小型遠心機で15000rpm、20分、4℃で遠心分離した。得られた上清を回収し、うち100μlを2次元電気泳動に供した。1次元目の泳動はpH3〜10の当電点電気泳動、2次元目は12%ポリアクリルアミド電気泳動を行い、泳動後のゲルをCBBで染色し、Tgマウスと野生型マウスでその泳動パタンを比較することにより、変動している蛋白質を検出した。変化のあったスポットについてゲル中から蛋白質を回収し、MS解析あるいはペプチドシーケンスを行って蛋白質の配列を決定し、変化のある蛋白質を同定した。その結果、TgマウスでNeurofilament-M、及び-Lが減少していることが分かった(図10)。
Example 10: Identification of target molecule Neurofilament (two-dimensional electrophoresis of Tg mouse protein)
Using the Scrapper Tg mouse obtained in Example 2, the target molecule of Scrapper was identified by analyzing the quantitative change of the protein by two-dimensional electrophoresis. After the mouse was dislocated from the cervical spine, the brain was removed and weighed. Extracted brain with Polytron homogenizer together with an extraction buffer (7M urea, 2M thiourea, 2% CHAPS, 40 mM DTT, 2% IPG buffer pH3-10, Complete EDTA (-) (Roche)) 20 times the brain weight After 3000 revolutions and 10 strokes, the mixture was centrifuged at 15000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. in a refrigerated small centrifuge. The obtained supernatant was collected, and 100 μl thereof was subjected to two-dimensional electrophoresis. The first dimension is the current focusing electrophoresis at pH 3-10, the second dimension is 12% polyacrylamide electrophoresis, the gel after the electrophoresis is stained with CBB, and the migration pattern of Tg mice and wild type mice By comparing, the changing protein was detected. Proteins were collected from the gel for the spots with changes, MS analysis or peptide sequencing was performed to determine the protein sequence, and the proteins with changes were identified. As a result, it was found that Neurofilament-M and -L were decreased in Tg mice (FIG. 10).
実施例11:ターゲット分子Neurofilamentの同定(Tg及びKOマウスタンパク質のウェスタンブロット)
実施例1、実施例2で得られたTgマウス及びKOマウスを用い、ウェスタンブロットでタンパク質の量的変化を解析することにより、ターゲット分子の同定を行った。マウスを頚椎脱臼後、脳を取り出し、秤量した。取り出した脳を脳重量の20倍容量の抽出バッファー(7M urea, 2M thiourea, 2%CHAPS, 40mM DTT, 2% IPG buffer pH3-10, Complete EDTA(-)(ロシュ社製))と共にポリトロンホモジナイザーで3000回転、10回ストローク後、冷却小型遠心機で15000rpm、20分、4℃で遠心分離した。得られた上清を回収し、Bradford法(Bio-Rad Protein Assay Dye Regent Concentrate、Bio-Rad社製)によりタンパク定量を行った。定量したタンパク質濃度をもとに、0.5μg/μl又は0.05μg/μlとなるようにSDS化サンプルを調製した。SDS化はLaemmliらの方法により行った。Laemmliらの方法により8%ポリアクリルアミドゲルを用いて各レーンに10μlずつサンプルをアプライした後SDS-PAGEを行い、さらにゲル中のタンパク質をPVDF膜(ミリポア社製)に転写した。転写は、TrnovskyらのBiotechniques 13(5), 800-804 (1992)に従って行った。次に、該PVDF膜をウェスタンブロッティングに供した。5%スキムミルク(和光社製)を溶かしたTBST(50mMトリス(pH 7.5)、150mM NaCl、0.05% Tween20)中に一時間浸してブロッキングした後、1次抗体として抗NF-H抗体(Sigma社製)、抗NF-M抗体(Sigma社製)、抗NF-L抗体(Sigma社製)の存在下にそれぞれ1μg/mlの濃度で4℃下1晩インキュベートし、反応させた。反応後の膜を、TBSTで洗浄後、ペルオキシダーゼの結合した抗マウスあるいは抗ヤギ抗体(Jackson社製)を5000倍希釈した溶液中で、室温下、30分間反応させた。再び膜をTBSTで洗浄した後、ペルオキシダーゼの発光基質(Western blotting detection regents:アマシャム社製)を加えて化学発光反応を行い、フィルム(Hyperfilm、アマシャム社製)に感光させることにより検出した。この操作により、Scrapper Tgマウス及びKOマウスにおけるNF-M、NF-H、NF-Lタンパク質の量を検出し、正常マウスとその量の比較を行った。その結果を図11に示した。ウェスタンブロッティングの結果を図11の上部に、バンドの濃さを数値化したものを図11の下部に示した。KOマウスではNeurofilament分子が正常マウスよりも増加し、Tgマウスでは減少していることが検出された。TgマウスではScrapperの過剰発現によりNeurofilament分子がより多く壊されるために減少していると考えられる。すなわち、ScrapperがNeurofilament分子を分解する機能を有しており、NeurofilamentがScrapperのターゲット分子であることが示された。
Example 11: Identification of the target molecule Neurofilament (Western blot of Tg and KO mouse proteins)
Using the Tg mouse and KO mouse obtained in Example 1 and Example 2, the target molecule was identified by analyzing the quantitative change of the protein by Western blot. After the mouse was dislocated from the cervical spine, the brain was removed and weighed. Extracted brain with Polytron homogenizer together with an extraction buffer (7M urea, 2M thiourea, 2% CHAPS, 40 mM DTT, 2% IPG buffer pH3-10, Complete EDTA (-) (Roche)) 20 times the brain weight After 3000 revolutions and 10 strokes, the mixture was centrifuged at 15000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. in a refrigerated small centrifuge. The obtained supernatant was collected, and protein quantification was performed by the Bradford method (Bio-Rad Protein Assay Dye Regent Concentrate, manufactured by Bio-Rad). Based on the quantified protein concentration, an SDS sample was prepared so as to be 0.5 μg / μl or 0.05 μg / μl. SDS was performed by the method of Laemmli et al. After applying 10 μl of each sample to each lane using 8% polyacrylamide gel by the method of Laemmli et al., SDS-PAGE was performed, and the protein in the gel was further transferred to a PVDF membrane (Millipore). Transcription was performed according to Trnovsky et al. Biotechniques 13 (5), 800-804 (1992). Next, the PVDF membrane was subjected to Western blotting. After blocking for 1 hour in TBST (50 mM Tris (pH 7.5), 150 mM NaCl, 0.05% Tween20) in which 5% skim milk (Wako) was dissolved, the anti-NF-H antibody (Sigma) was used as the primary antibody. ), Anti-NF-M antibody (manufactured by Sigma), and anti-NF-L antibody (manufactured by Sigma), each at a concentration of 1 μg / ml and incubated overnight at 4 ° C. for reaction. After the reaction, the membrane was washed with TBST, and reacted for 30 minutes at room temperature in a solution diluted with a peroxidase-conjugated anti-mouse or anti-goat antibody (Jackson) 5000 times. After the membrane was again washed with TBST, a peroxidase luminescent substrate (Western blotting detection regents: manufactured by Amersham) was added to perform a chemiluminescent reaction, and the film (Hyperfilm, manufactured by Amersham) was exposed to light and detected. By this operation, the amounts of NF-M, NF-H, and NF-L proteins in Scrapper Tg mice and KO mice were detected, and the amounts were compared with those of normal mice. The results are shown in FIG. The result of Western blotting is shown in the upper part of FIG. 11 and the band density is quantified in the lower part of FIG. It was detected that Neurofilament molecules were increased in KO mice than in normal mice and decreased in Tg mice. In Tg mice, the overexpression of Scrapper is thought to decrease because more Neurofilament molecules are destroyed. That is, it was shown that Scrapper has a function of degrading Neurofilament molecules, and Neurofilament is a target molecule of Scrapper.
実施例12:ScrapperとNeurofilamentの相互作用解析(マウス脳からの免疫沈降)
ScrapperとNeurofilamentの相互作用を調べるために、マウス(C57BL/6J又はICR)の脳からScrapper抗体を用いて免疫沈降を行った。3匹のマウスを頚椎脱臼後、脳を取り出し、10mlのbuffferA(50mM Tris pH8.0、100mM NaCl、1% TritonX−100, 10μg/ml leupeptin, 10μg/ml PMSF)でホモジナイズし、4℃下、10万x gで30分間遠心分離を行い、マウス脳抽出液を得た。該液を2等分し、それぞれを抗Scrapper抗体10
μlと予めインキュベートしておいたproteinAセファロース(アマシャム)10μl、ネガティブコントロールとして抗Scrapper抗体の免疫前血清と予めインキュベートしておいたproteinAセファロース(アマシャム)10μlと混合し、4℃下、一晩インキュベートした。インキュベート後のproteinAセファロースを1mlのbufferAで4回洗浄後、50μlのbufferAと50μlの2 x Laemmli bufferを加え、98℃で3分間加熱してSDS化を行った。実施例4と同様にSDS-PAGEを行った。ただし、サンプルの容量は1レーンにつき10μlとした。さらに、実施例3に準じ、抗Neurofilament-H抗体、抗Neurofilament-M抗体及び抗Neurofilament-L抗体を用いてウェスタンブロッティングを行い、マウス脳におけるScrapperとNeurofilament-H、Neurofilament-Mの結合を検出した。結果は図12に示すように、Neurofilament-H、Neurofilament-MはScrapperと共沈澱しており、Neurofilament-H、Neurofilament-MがScrapperと結合することが示された。Neurofilament-Lとの結合はウェスタンブロッティングでは確認できなかったが、これはNeurofilament-Lとの結合が直接ではない、あるいは結合が弱いため、結合していたとしてもこの実験系での検出感度を下回っていたためと考えられる。
Example 12: Analysis of interaction between Scrapper and Neurofilament (immunoprecipitation from mouse brain)
In order to examine the interaction between Scrapper and Neurofilament, immunoprecipitation was performed from the brain of a mouse (C57BL / 6J or ICR) using Scrapper antibody. After cervical dislocation of 3 mice, the brain was removed, homogenized with 10 ml buffferA (50 mM Tris pH 8.0, 100 mM NaCl, 1% TritonX-100, 10 μg / ml leupeptin, 10 μg / ml PMSF), at 4 ° C., Centrifugation was performed at 100,000 × g for 30 minutes to obtain a mouse brain extract. Divide the solution into two equal parts, each with
10 μl of protein A sepharose (Amersham) preincubated with μl, 10 μl of protein A sepharose (Amersham) preincubated with anti-Scrapper antibody preimmune serum as a negative control, and incubated overnight at 4 ° C. . After incubation, protein A sepharose was washed 4 times with 1 ml of buffer A, 50 μl of buffer A and 50 μl of 2 × Laemmli buffer were added, and the mixture was heated at 98 ° C. for 3 minutes for SDS conversion. SDS-PAGE was performed in the same manner as in Example 4. However, the sample volume was 10 μl per lane. Furthermore, according to Example 3, Western blotting was performed using anti-Neurofilament-H antibody, anti-Neurofilament-M antibody and anti-Neurofilament-L antibody, and the binding of Scrapper, Neurofilament-H and Neurofilament-M in the mouse brain was detected. . As a result, as shown in FIG. 12, Neurofilament-H and Neurofilament-M co-precipitated with Scrapper, and it was shown that Neurofilament-H and Neurofilament-M bind to Scrapper. Although binding to Neurofilament-L could not be confirmed by Western blotting, this was not directly detected by Neurofilament-L, or the binding was weak, so even if it was bound, it was less than the detection sensitivity in this experimental system. It is thought that it was because of.
実施例13:ターゲット分子Myosinの同定(KO及びTgマウスタンパク質の2次元電気泳動及びウェスタンブロット)
実施例1、実施例2で得られたScrapper KOマウス及びTgマウスを用い、2次元電気泳動及びウェスタンブロットでタンパク質の量的変化を解析することにより、ターゲット分子の同定を行った。
マウスを頚椎脱臼後、脳を取り出し、秤量した。取り出した脳を脳重量の20倍容量の抽出バッファー(7M urea, 2M thiourea, 2%CHAPS, 40mM DTT, 2% IPG buffer pH3-10, Complete EDTA(-)(ロシュ社製))と共にポリトロンホモジナイザーで3000回転、10回ストローク後、冷却小型遠心機で15000rpm、20分、4℃で遠心分離した。得られた上清を回収し、Bradford法(Bio-Rad Protein Assay Dye Regent Concentrate、Bio-Rad社製)によりタンパク定量を行った。定量したタンパク質濃度をもとに、0.5μg/μl又は0.05μg/μlとなるようにSDS化サンプルを調製した。SDS化はLaemmliらの方法により行った。Laemmliらの方法により8%ポリアクリルアミドゲルを用いて各レーンに10μlずつサンプルをアプライした後SDS-PAGEを行い、さらにゲル中のタンパク質をPVDF膜(ミリポア社製)に転写した。転写は、TrnovskyらのBiotechniques 13(5), 800-804 (1992)に従って行った。次に、該PVDF膜をウェスタンブロッティングに供した。5%スキムミルク(和光社製)を溶かしたTBST(50mMトリス(pH 7.5)、150mM NaCl、0.05% Tween20)中に一時間浸してブロッキングした後、1次抗体として抗MyosinIIB抗体(Sigma社製)の存在下にそれぞれ1μg/mlの濃度で4℃下1晩インキュベートし、反応させた。反応後の膜を、TBSTで洗浄後、ペルオキシダーゼの結合した抗マウスあるいは抗ヤギ抗体(Jackson社製)を5000倍希釈した溶液中で、室温下、30分間反応させた。再び膜をTBSTで洗浄した後、ペルオキシダーゼの発光基質(Western blotting detection regents:アマシャム社製)を加えて化学発光反応を行い、フィルム(Hyperfilm、アマシャム社製)に感光させることにより検出した。この操作により、Scrapper変異マウスにおけるMyosinIIBタンパク質の量を検出し、正常マウスとその量の比較を行った。その結果を図13に示した。ウェスタンブロッティングの結果を図13の上部に、バンドの濃さを数値化したものを図13の下部に示した。KOマウスではMyosinIIB分子が正常マウスよりも増加し、Tgマウスでは減少していることが検出された。KOマウスではScrapperの欠乏によりMyosin分子が正常マウスよりも増加し、TgマウスではScrapperの過剰発現によりMyosin分子がより多く壊されるために減少していると考えられ
る。すなわち、ScrapperがMyosin分子を分解する機能を有しており、MyosinIIBがScrapperのターゲット分子であることが示された。
Example 13: Identification of the target molecule Myosin (two-dimensional electrophoresis and Western blotting of KO and Tg mouse proteins)
Using the Scrapper KO mouse and Tg mouse obtained in Example 1 and Example 2, the target molecule was identified by analyzing the quantitative change of the protein by two-dimensional electrophoresis and Western blot.
After the mouse was dislocated from the cervical spine, the brain was removed and weighed. Extracted brain with Polytron homogenizer together with an extraction buffer (7M urea, 2M thiourea, 2% CHAPS, 40 mM DTT, 2% IPG buffer pH3-10, Complete EDTA (-) (Roche)) 20 times the brain weight After 3,000 revolutions and 10 strokes, the mixture was centrifuged at 15,000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. in a cooling small centrifuge. The obtained supernatant was collected, and protein quantification was performed by the Bradford method (Bio-Rad Protein Assay Dye Regent Concentrate, manufactured by Bio-Rad). Based on the quantified protein concentration, an SDS sample was prepared so as to be 0.5 μg / μl or 0.05 μg / μl. SDS was performed by the method of Laemmli et al. After applying 10 μl of each sample to each lane using 8% polyacrylamide gel by the method of Laemmli et al., SDS-PAGE was performed, and the protein in the gel was further transferred to a PVDF membrane (Millipore). Transcription was performed according to Trnovsky et al. Biotechniques 13 (5), 800-804 (1992). Next, the PVDF membrane was subjected to Western blotting. After blocking with TBST (50 mM Tris (pH 7.5), 150 mM NaCl, 0.05% Tween 20) dissolved in 5% skim milk (Wako) for 1 hour, anti-Myosin IIB antibody (Sigma) was used as the primary antibody. In the presence of each of them at a concentration of 1 μg / ml overnight at 4 ° C. for reaction. After the reaction, the membrane was washed with TBST, and reacted for 30 minutes at room temperature in a solution diluted with a peroxidase-conjugated anti-mouse or anti-goat antibody (Jackson) 5000 times. After the membrane was again washed with TBST, a peroxidase luminescent substrate (Western blotting detection regents: manufactured by Amersham) was added to perform a chemiluminescent reaction, and the film (Hyperfilm, manufactured by Amersham) was exposed to light and detected. By this operation, the amount of MyosinIIB protein in Scrapper mutant mice was detected, and the amount was compared with that of normal mice. The results are shown in FIG. The result of Western blotting is shown in the upper part of FIG. 13, and the band density is shown in the lower part of FIG. It was detected that MyosinIIB molecules increased in KO mice than in normal mice and decreased in Tg mice. In KO mice, Scrapper deficiency increases Myosin molecules compared to normal mice, and in Tg mice, Scrapper overexpression is thought to decrease due to more Myosin molecules being destroyed. That is, it was shown that Scrapper has a function of decomposing Myosin molecule, and MyosinIIB is a target molecule of Scrapper.
実施例14:ScrapperとMyosinの相互作用解析(マウス脳からの免疫沈降)
ScrapperとMyosinの相互作用を調べるために、マウス(C57BL/6J又はICR)の脳からScrapper抗体を用いて免疫沈降を行った。3匹のマウスを頚椎脱臼後、脳を取り出し、10mlのbuffferA(50mM Tris pH8.0、100mM NaCl、1% TritonX-100, 10μg/ml leupeptin, 10μg/ml PMSF)でホモジナイズし、4℃下、10万x gで30分間遠心分離を行い、マウス脳抽出液を得た。該液を2等分し、それぞれを抗Scrapper抗体10μlと予めインキュベートしておいたproteinAセファロース(アマシャム社製)10μl、ネガティブコントロールとして抗Scrapper抗体の免疫前血清と予めインキュベートしておいたproteinAセファロース(アマシャム社製)10μlと混合し、4℃下、一晩インキュベートした。インキュベート後のproteinAセファロースを1mlのbufferAで4回洗浄後、50μlのbufferAと50μlの2 x Laemmli bufferを加え、98℃で3分間加熱してSDS化を行った。実施例3と同様にSDS-PAGEを行った。ただし、サンプルの容量は1レーンにつき10μlとした。さらに、実施例3と同様にウェスタンブロッティングを行い、マウス脳におけるScrapperとMyosinIIB、MyosinVaの結合を検出した。結果は図14に示すように、MyosinIIB、MyosinVaはScrapperと共沈澱しており、MyosinIIB、MyosinVaがScrapperと結合することが示された。これに対してMyosinIIAは共沈澱しておらず、MyosinIIB、MyosinVaとScrapperの結合が特異的であることが明確である。
Example 14: Analysis of interaction between Scrapper and Myosin (immunoprecipitation from mouse brain)
In order to examine the interaction between Scrapper and Myosin, immunoprecipitation was performed from the brain of a mouse (C57BL / 6J or ICR) using the Scrapper antibody. After cervical dislocation of 3 mice, the brain was removed and homogenized with 10 ml of buffferA (50 mM Tris pH 8.0, 100 mM NaCl, 1% TritonX-100, 10 μg / ml leupeptin, 10 μg / ml PMSF) at 4 ° C., Centrifugation was performed at 100,000 × g for 30 minutes to obtain a mouse brain extract. The solution was divided into two equal parts, each 10 μl of proteinA sepharose (manufactured by Amersham) pre-incubated with 10 μl of anti-Scrapper antibody, and proteinA sepharose preincubated with pre-immune serum of anti-Scrapper antibody as a negative control. (Amersham) was mixed with 10 μl and incubated at 4 ° C. overnight. After incubation, protein A sepharose was washed 4 times with 1 ml of buffer A, 50 μl of buffer A and 50 μl of 2 × Laemmli buffer were added, and the mixture was heated at 98 ° C. for 3 minutes for SDS conversion. SDS-PAGE was performed in the same manner as in Example 3. However, the sample volume was 10 μl per lane. Further, Western blotting was performed in the same manner as in Example 3 to detect the binding of Scrapper, MyosinIIB, and MyosinVa in the mouse brain. As shown in FIG. 14, the results showed that MyosinIIB and MyosinVa co-precipitated with Scrapper, and MyosinIIB and MyosinVa bound to Scrapper. In contrast, MyosinIIA is not co-precipitated, and it is clear that the binding of MyosinIIB, MyosinVa and Scrapper is specific.
また、FLAG-Scrapper融合タンパク質を発現させた293T細胞を用いて、ScrapperによるMyosinIIBのユビキチン化、それに伴うプロテアソームによる分解を調べた(図15)。抗FLAG抗体を用いて免疫沈降を行い、抗MyosinIIB抗体でウエスタンブロッティングを行った結果、プロテアソーム阻害剤MG132を加えた場合においてScrapperとMyosinIIBの共沈が見られた。一方、プロテアソーム阻害剤MG132非存在下では共沈は見られなかったが、これはMyosinIIBはScrapperと相互作用してユビキチン化された後、プロテアソームによって分解を受けたと考えられる。
なお、この実施例と同様の手順に従い、Scrapperとユビキチン化標的タンパク質を含むスクリーニング系に被検物質を添加し、Scrapperタンパク質とユビキチン化標的タンパク質との相互作用の程度を測定し、MG132のように両者の複合体形成を促進する物質や複合体形成を阻害する物質を選択すれば、医薬候補物質のスクリーニングが可能であると考えられた。
In addition, 293T cells expressing FLAG-Scrapper fusion protein were used to examine the ubiquitination of MyosinIIB by Scrapper and the accompanying degradation by the proteasome (FIG. 15). As a result of immunoprecipitation using an anti-FLAG antibody and Western blotting with an anti-Myosin IIB antibody, coprecipitation of Scrapper and Myosin IIB was observed when the proteasome inhibitor MG132 was added. On the other hand, coprecipitation was not observed in the absence of the proteasome inhibitor MG132, but it is thought that MyosinIIB was ubiquitinated by interacting with Scrapper and then degraded by the proteasome.
In addition, following the same procedure as in this example, a test substance was added to a screening system containing Scrapper and a ubiquitinated target protein, the degree of interaction between the Scrapper protein and the ubiquitinated target protein was measured, and as in MG132 It was considered that drug candidate substances could be screened by selecting a substance that promotes complex formation between them or a substance that inhibits complex formation.
実施例15:Scrapper 転写誘導解析
フォルスコリン刺激による海馬初代培養細胞におけるScrapper mRNA発現の誘導フォルスコリン刺激はSala et al. J Neurosci. 2000 May 15;20(10):3529-36.に記載の方法に従って行った。具体的には、まず、マウス海馬初代培養細胞を50 μM のフォルスコリンで処理した。 内因性のシナプス活性を抑えるためにフォルスコリン刺激の12時間前に1 μMのテトロドトキシンを添加した。フォルスコリンを培地に添加し、5 % CO2 インキュベーター内で維持した。0,1,3,6,12時間後、Total RNA をSepasol reagent (Nacalaitrsque社製)を用いて単離した。1 μg のtotal RNA から、ReverTra Ace(TOYOBO社製) を用いてcDNAを合成し、PCRの鋳型とし用いた。2100Bioanalyzer (Agilent社製) を用いてScrapper mRNAを定量した。
結果を図16に示した。それによれば、Scrapperの発現はフォルスコリン刺激によって誘導されることがわかった。
Example 15: Analysis of Scrapper Transcription Induction Induction of Scrapper mRNA Expression in Primary Hippocampal Culture Cells by Forskolin Stimulation Forskolin stimulation is a method described in Sala et al. J Neurosci. 2000 May 15; 20 (10): 3529-36. Went according to. Specifically, first, mouse hippocampal primary cultured cells were treated with 50 μM forskolin. To suppress endogenous synaptic activity, 1 μM tetrodotoxin was added 12 hours prior to forskolin stimulation. Forskolin was added to the medium and maintained in a 5% CO 2 incubator. After 0, 1, 3, 6, and 12 hours, Total RNA was isolated using Sepasol reagent (manufactured by Nacalaitrsque). CDNA was synthesized from 1 μg of total RNA using ReverTra Ace (TOYOBO) and used as a template for PCR. Scrapper mRNA was quantified using 2100Bioanalyzer (Agilent).
The results are shown in FIG. It was found that Scrapper expression was induced by forskolin stimulation.
実施例16:MG132(プロテアソーム阻害剤)によるシナプス小胞からのGlutamateのリリース量の変化の解析
Wistarラットより得られた海馬初代培養神経細胞に50μMのMG132を加え1時間インキュ
ベートした後に、miniature postsynaptic current (mEPSC) を記録した(Annu Rev Physiol. 1984;46:455-72)。コントロールとしてMG132を加えない場合も測定した。mEPSC記録のために使ったメディウムは 168 mM NaCl, 2.4 mM KCl, 2 mM CaCl2, 1 mM MgCl2, 10
mM glucose, 10 mM HEPES, and 0.5 μM TTX (pH 7.3).である。電極は (4〜8 MΩ) whole-cell pipette 溶液(120 mM K-acetate, 20 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 5 mM MgCl2, 0.2
mM EGTA, 5mM ATP, and 10 mM HEPES (pH 7.3))で充填した。 アンプは an EPC-7 amplifier (HEKA, Germany) と a Digidata 1200 acquisition board (Axon Instruments)を使用した。 Membrane potential は -60 mVに固定し、シグナルは 10 kHz 0.5 mV/pA for 40 sec でフィルターし記録した。250 pA以上の漏れのある細胞は除外した。Membrane resistance (Rm), series resistance (Rs), and membrane capacitance (Cm) をモニターした。 Rm >100 MΩ 及び Rs <20 MΩ のものだけを解析した(Mean Rm, Rs, とCm (P > 0.05) を比較した)。 CNQX (50 μM、Tocris社製), つまりAMPA receptor (グルタミン酸受容体のサブタイプの1つ;AMPAはα-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionate) antagonist,を用いて、記録している反応がAMPA受容体成分であることを示した。記録は 40 秒間行った。 mEPSCsは background noise level x 3を足きりに記録した。同じグループの記録を平均し、Student's t test(井川俊彦著、「Excelによる統計クイックリファレンス」、共立出版、2003年5月)によって統計判定した。
結果を図18に示した。それによると、ラットより得られた海馬初代培養神経細胞において、MG132の添加によりシナプス小胞からのグルタミン酸の放出が増加することがわかった。なお、CaCl2の非存在下ではMG132を加えてもグルタミン酸の放出は増加しなかった。
マウスより得られた海馬初代培養神経細胞においても同様に、MG132がグルタミン酸の放出を促進するという結果が得られた。
これらの結果より、Scrapper遺伝子を発現する非ヒト哺乳動物又は該動物から得られる生体試料に被検物質を添加し、神経伝達物質の放出を測定し、MG132のように神経伝達物質の放出を促進する物質や神経伝達物質の放出を阻害する物質を選択すれば、医薬候補物質のスクリーニングが可能であることがわかる。
Example 16: Analysis of change in release amount of Glutamate from synaptic vesicles by MG132 (proteasome inhibitor)
Miniature postsynaptic current (mEPSC) was recorded after adding 50 μM MG132 to hippocampal primary cultured neurons obtained from Wistar rats and incubating for 1 hour (Annu Rev Physiol. 1984; 46: 455-72). Measurement was also performed when MG132 was not added as a control. The media used for mEPSC recording were 168 mM NaCl, 2.4 mM KCl, 2 mM CaCl 2 , 1 mM MgCl 2 , 10
mM glucose, 10 mM HEPES, and 0.5 μM TTX (pH 7.3). The electrode is (4-8 MΩ) whole-cell pipette solution (120 mM K-acetate, 20 mM KCl, 0.1 mM CaCl 2 , 5 mM MgCl 2 , 0.2
It was filled with mM EGTA, 5 mM ATP, and 10 mM HEPES (pH 7.3)). The amplifier used was an EPC-7 amplifier (HEKA, Germany) and a Digidata 1200 acquisition board (Axon Instruments). Membrane potential is The signal was fixed at -60 mV, and the signal was filtered and recorded at 10 kHz 0.5 mV / pA for 40 sec. Cells with leakage of 250 pA or more were excluded. Membrane resistance (R m ), series resistance (R s ), and membrane capacitance (C m ) were monitored. Only those with R m > 100 MΩ and R s <20 MΩ were analyzed (Mean R m , R s and C m (P> 0.05) were compared). CNQX (50 μM, manufactured by Tocris), that is, AMPA receptor (a subtype of glutamate receptor; AMPA is an α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionate) antagonist. It was shown that the response is an AMPA receptor component. Recording was performed for 40 seconds. mEPSCs recorded background noise level x 3 as a footstep. Records from the same group were averaged and statistically evaluated by Student's t test (Toshihiko Igawa, “Statistics Quick Reference by Excel”, Kyoritsu Shuppan, May 2003).
The results are shown in FIG. It was found that glutamate release from synaptic vesicles increased by the addition of MG132 in primary cultured hippocampal neurons obtained from rats. In the absence of CaCl 2 , glutamate release was not increased even when MG132 was added.
Similarly, in the hippocampal primary cultured neurons obtained from mice, the result that MG132 promotes the release of glutamate was obtained.
Based on these results, test substances are added to non-human mammals that express the Scrapper gene or biological samples obtained from these animals, and the release of neurotransmitters is measured to accelerate the release of neurotransmitters like MG132. It can be seen that screening of drug candidate substances is possible by selecting substances that inhibit the release of substances to be transmitted and neurotransmitters.
Claims (14)
添加し、Scrapper遺伝子の発現量又は神経伝達物質の放出を測定することを特徴とする、医薬候補物質のスクリーニング方法。 Screening for drug candidates, comprising adding a test substance to a non-human mammal expressing the Scrapper gene or a biological sample obtained from the animal, and measuring the expression level of the Scrapper gene or the release of a neurotransmitter Method.
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